第1章 概述 1
1.1 现场总线技术 1
1.1.1 现场总线技术的概述 1
1.1.2 典型现场总线简介 5
1.1.3 现场总线的技术特点 8
1.1.4 现场总线技术展望与发展趋势 9
1.2 以太网技术 11
1.2.1 以太网技术简介 11
1.2.2 以太网技术展望与发展趋势 16
1.3 工业以太网技术 18
1.3.1 工业以太网发展现状 18
1.3.2 工业以太网的要求 22
1.4 实时工业以太网技术 26
第2章 控制网络基础 26
2.1 数据通信基础 26
2.1.1 数据通信的基本概念 26
2.1.2 数据通信的发送与接收设备 28
2.1.3 数据通信的传输介质 29
2.1.4 数据编码技术 29
2.1.5 数据传输技术 30
2.1.6 数据交换技术 33
2.1.7 差错控制 33
2.2 网络互连技术 40
2.2.1 网络互连的基本概念 40
2.2.2 网络互连规范 40
2.2.3 网络互连的通信参考模型 41
2.2.4 网络互连设备 44
第3章 工业以太网技术 54
3.1 以太网（Ethernet） 54
3.1.1 以太网的发展 54
3.1.2 CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测 55
3.1.3 TCP/IP协议 56
3.1.4 以太网的实现方法 57
3.1.5 以太网的物理地址 58
3.2 以太网到工业以太网 63
3.3 工业以太网的关键技术 63
3.3.1 全双工交换式以太网技术 63
3.3.2 虚拟局域网技术 65
3.3.3 服务质量 66
3.3.4 网络可用性 68
3.3.5 网络安全性 68
3.3.6 工业以太网系统的安全性和可靠性 70
3.3.7 工业以太网的供电技术 71
3.4 基于工业以太网的控制网络 72
3.4.1 工业以太网控制网络模型 72
3.4.2 工业以太网网络方案设计 74
3.4.3 工业以太网应用分析 74
3.4.4 工业以太网实际应用 76
第4章 CANopen协议 78
4.1 CANopen的发展 78
4.2 CAL协议 78
4.3 CANopen基本结构与通信子协议 80
4.4 CANopen预定义连接集 82
4.5 CANopen标识符分配 83
4.6 CANopen Boot-up过程 83
4.7 CANopen消息语法细节 84
4.7.1 NMT模块控制（NMTModule Control） 84
4.7.2 NMT节点保护（NMTNode Guarding） 84
4.7.3 NMTBoot-up 86
4.7.4 过程数据对象（PDO） 86
4.7.5 服务数据对象（SDO） 86
4.7.6 应急指示对象（Emergency Object） 89
第5章 POWERLINK基本原理 91
5.1 POWERLINK概述 91
5.1.1 POWERLINK物理层 91
5.1.2 POWERLINK数据链路层 92
5.1.3 POWERLINK应用层 99
5.2 POWERLINK数据帧 113
5.2.1 SoC数据帧结构 113
5.2.2 Preq数据帧结构 113
5.2.3 Pres数据帧结构 114
5.2.4 SoA数据帧结构 115
5.2.5 ASnd数据帧结构 116
5.3 POWERLINK网络性能 117
5.3.1 网络连接 117
5.3.2 多路复用 117
5.3.3 通信性能 118
5.3.4 网络配置 118
5.3.5 诊断故障 118
5.3.6 性能参数 118
5.4 POWERLINK网络拓扑 119
5.4.1 网络拓扑概述 119
5.4.2 寻址方式 119
5.5 POWERLINK冗余 119
5.5.1 双网冗余 119
5.5.2 环形冗余 122
5.5.3 多主冗余 127
5.5.4 冗余系统的典型拓扑结构 134
第6章 POWERLINK网络的组建与配置 136
6.1 POWERLINK网络的组建 136
6.2 从站发送配置之网络参数配置（0x18xx） 137
6.3 从站发送配置之映射参数配置（0x1A00） 137
6.4 从站接收配置之网络参数配置（0x14xx） 138
6.5 从站接收配置之映射参数配置（0x1600） 138
6.6 主站发送参数的配置过程 140
6.7 手工组建POWERLINK网络 140
6.7.1 配置主站和每一个从站的网络参数和映射参数 140
6.7.2 用户自己定义一些变量 141
6.7.3 调用EP1ApiLinkObject（）将用户自定义的变量和object连接 141
6.7.4 在AppCbSync（void）函数里编写自己的程序 142
6.8 使用openCONFIGURATOR组建POWERLINK网络 143
6.8.1 openCONFIGURATOR的安装 143
6.8.2 openCONFIGURATOR的使用 143
第7章 POWERLINK的实现 150
7.1 基于Windows的实现 150
7.1.1 手动配置Windows主站和从站 150
7.1.2 设置从站的参数 153
7.1.3 用openCONFIGURATOR配置Windows主站和从站 155
7.2 基于Linux的POWERLINK的实现 156
7.2.1 Linux的内核版本和实时补丁 156
7.2.2 Linux的POWERLINK主从站程序应用 156
7.2.3 以太网的驱动程序 157
7.2.4 Linux的demo 157
7.2.5 Linux的编译选项 157
7.2.6 cmake编译 157
7.3 基于FPGA的POWERLINK的实现 160
7.3.1 基于FPGA的POWERLINK的硬件架构 160
7.3.2 POWERLINK和用户的应用在同一个FPGA上 161
7.3.3 基于FPGA的系统架构 161
7.4 基于ALTERA的FPGA的实现 162
7.4.1 软件和硬件 162
7.4.2 FPGA程序的编译和下载 163
7.4.3 编译Quartus工程 163
7.4.4 编译NiosⅡ工程 163
7.4.5 在Eclipse中运行Nios程序 164
7.4.6 PC主站程序的编译 165
第8章 POWERLINK通信诊断 167
8.1 所需软件Wireshark简介 167
8.2 Wireshark使用方法 167
8.2.1 下载及安装 167
8.2.2 网络连接 167
8.2.3 运行Wireshark 167
8.2.4 Wireshark数据分析 167
8.3 POWERLINK通信错误处理 169
8.3.1 错误处理机制 169
8.3.2 POWERLINK可能出现的错误 169
8.3.3 各种错误对应的对象字典中的对象 170
第9章 POWERLINK技术应用实例 171
9.1 POWERLINK贝加莱主站配置过程 171
9.1.1 硬件架构 171
9.1.2 软件条件 171
9.1.3 配置过程 171
9.2 Ethernet POWERLINK在机器控制领域的应用 188
9.2.1 Ethernet POWERLINK的起源 188
9.2.2 Ethernet POWERLINK在CNC与机器人领域的应用 188
9.2.3 Ethernet POWERLINK在高动态同步运动控制领域的应用 190
9.3 Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信 192
9.3.1 环境搭建 192
9.3.2 通信过程 192
9.3.3 主站发送参数的配置过程 193
9.3.4 从站接收配置之通信参数配置 193
9.3.5 操作过程 193
9.4 Ethernet POWERLINK在舞台机械控制系统中的应用 206
9.4.1 Ethernet POWERLINK的实现方式 206
9.4.2 网络结构及配置 207
9.4.3 硬件设计组成 208
参考文献 210