在使用TwinCAT測(cè)試EtherCAT EOE功能時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)正常是無(wú)法使用Wireshark去進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)抓包抓取EtherCAT報(bào)文的，今天這篇文章就帶大家來(lái)上手EtherCAT抓包方式。

準(zhǔn)備環(huán)境

硬件環(huán)境：

EtherKit開發(fā)板

網(wǎng)線一根

Type-C USB線一根

軟件環(huán)境

TwinCAT3

RT-Thread studio

wireshark

EtherCAT EOE工程下載

首先 RT-Thread studio 安裝 EtherKit SDK 包，然后新建一個(gè)示例工程：etherkit_ethercat_eoe，編譯并下載程序；

將電腦一端網(wǎng)線連接至 EtherKit 的 ETH0，同時(shí)修改以太網(wǎng)適配器IP保持與從站IP在同一網(wǎng)段下：

觀察開發(fā)板串口狀態(tài)，此時(shí)可以看到 eoe app 已經(jīng)正常運(yùn)行了：

TwinCAT3 模擬EtherCAT主站啟動(dòng)

在啟動(dòng) TwinCAT3過程中還需要配置ESI文件及安裝Twin CAT驅(qū)動(dòng)，可參考EtherKit用戶手冊(cè)，此處不再詳述；

接下來(lái)我們主站掃描從站設(shè)備，并激活該從站設(shè)備：

激活從站設(shè)備后可以看到 EtherKit 開發(fā)板板載以太網(wǎng)指示燈正常工作，同時(shí)默認(rèn)從站DC模式為 SM-Synchron :

TwinCAT3配置DC-Synchron

首先我們需要開啟 wireshark 抓包支持，右鍵點(diǎn)擊 Device，在 Adapter 中勾選 Promiscuous Mode（use with Wireshark only）來(lái)開啟混雜模式；

接著我們需要先切換DC模式，由默認(rèn)的 SM-Synchron 模式切換為 DC-Synchron；

接著我們點(diǎn)擊上方導(dǎo)航欄 TwinCAT->Restart TwinCAT(config Mode)；

提示 Restart TwinCAT system in config Mode，點(diǎn)擊確定；

shell再次提示 Load IO設(shè)備，點(diǎn)擊確定；

然后點(diǎn)擊激活；

接著我們?cè)偾袚Q回 SM-Synchron，并打開wireshark，選擇對(duì)應(yīng)的網(wǎng)卡設(shè)備，此時(shí)就可以看到ECAT報(bào)文了；

EtherCAT數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

EtherCAT數(shù)據(jù)直接使用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行傳輸，幀類型為0x88A4。一個(gè)EtherCAT數(shù)據(jù)包括2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)頭和44~1498字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)區(qū)由一個(gè)或多個(gè)EtherCAT子報(bào)文組成，每個(gè)子報(bào)文對(duì)應(yīng)獨(dú)立的設(shè)備或從站存儲(chǔ)區(qū)域；

EtherCAT幀結(jié)構(gòu)定義

EtherCAT幀結(jié)構(gòu)定義

每個(gè)EtherCAT子報(bào)文包括子報(bào)文頭、數(shù)據(jù)域和相應(yīng)的工作計(jì)數(shù)器（WKC，Working Counter）；WKC記錄了子報(bào)文被從站操作的次數(shù)，主站為每個(gè)通信服務(wù)子報(bào)文設(shè)置預(yù)期的WKC，發(fā)送子報(bào)文中的工作計(jì)數(shù)器初值為0，子報(bào)文被從站正確處理后，工作計(jì)數(shù)器將增加一個(gè)增量，主站比較返回子報(bào)文中的WKC和預(yù)期WKC來(lái)判斷子報(bào)文是否被正確處理；WKC由ESC在處理數(shù)據(jù)幀的同時(shí)進(jìn)行處理，不同的通信服務(wù)對(duì)WKC的增加方式不同；

EtherCAT子報(bào)文結(jié)構(gòu)定義

EtherCAT報(bào)文分析

1.請(qǐng)求報(bào)文

首先我們?cè)O(shè)置過濾規(guī)則：

ecat.cmd==BRD && ecat.ado==0x130

我們隨機(jī)抓取一條BRD報(bào)文，主站向從站發(fā)送的偏移地址為 0x130 的報(bào)文，表示讀取從站特定寄存器（如設(shè)備標(biāo)識(shí)符、狀態(tài)字等）的值。此類報(bào)文在系統(tǒng)初始化或狀態(tài)監(jiān)測(cè)中常被使用。

2.應(yīng)答報(bào)文

從站啟動(dòng)過程：主站依次向偏移地址 0x120 發(fā)送 1、2、4、8 命令，控制從站依次進(jìn)入初始化（INIT）、預(yù)操作（PRE-OP）、安全模式（SAFE-OP）和操作模式（OP）：

ecat.ado==0x120 && (ecat.adp==0x03e9 ||ecat.adp==0xffff)

其中 ecat.adp == 0xffff 表示廣播方式，主站向所有從站發(fā)送命令；而 ecat.adp==0x03e9（例如）表示特定從站地址（可根據(jù)實(shí)際地址修改）發(fā)送控制命令。

3.控制命令與EOE報(bào)文過濾

我們使用如下過濾規(guī)則來(lái)抓取EtherCAT控制命令與以太網(wǎng)封裝（EOE, Ethernet over EtherCAT）相關(guān)的報(bào)文：

(ecat.ado==0x120 || ecat_mailbox.eoe) && (ecat.adp==0x03e9 || ecat.adp==0xffff)

解析說明

ecat.ado==0x120：表示抓取訪問地址偏移 0x120 的寄存器命令，此為 從站狀態(tài)控制寄存器，主站通過它向從站發(fā)送模式切換指令（如INIT、PRE-OP、SAFE-OP、OP）；

ecat_mailbox.eoe：表示抓取所有 EOE協(xié)議封裝的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，EOE允許通過EtherCAT傳輸標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀（如TCP/IP、UDP）；

ecat.adp==0x03e9：指定從站地址為 0x03e9（十進(jìn)制1001），用于單個(gè)從站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；

ecat.adp==0xffff：表示廣播命令，主站向所有從站同時(shí)發(fā)起操作。

應(yīng)用場(chǎng)景

此過濾規(guī)則可用于同時(shí)監(jiān)控：

主站對(duì)某個(gè)從站（或全部從站）的工作模式控制行為；

通過EOE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀（常見于使用TCP/IP通信的EtherCAT從站，如帶IP接口的遠(yuǎn)程IO模塊或工業(yè)攝像頭）；

下面是使用Wireshark實(shí)際抓包情況：

4. EtherCAT EOE抓包TCP報(bào)文

首先我們修改工程目錄下的 src/hal_entry.c 文件，將該文件全部替換為如下代碼：

/** Copyright (c) 2006-2024, RT-Thread Development Team** SPDX-License-Identifier: Apache-2.0** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-03-11 Wangyuqiang first version*/#include#include"hal_data.h"#include#include#include#include#include#include#defineBUFSZ (1024)staticconstcharsend_data[] ="This is TCP Server from RT-Thread.";voidhal_entry(void){ rt_kprintf("\nHello RT-Thread!\n"); rt_kprintf("==================================================\n"); rt_kprintf("This example project is an ethercat eoe routine!\n"); rt_kprintf("==================================================\n");}staticvoidtcpserv(void*parameter){ char*recv_data;/* 用于接收的指針，后面會(huì)做一次動(dòng)態(tài)分配以請(qǐng)求可用內(nèi)存 */ socklen_tsin_size; intsock, connected, bytes_received; structsockaddr_inserver_addr, client_addr; rt_bool_tstop = RT_FALSE;/* 停止標(biāo)志 */ intret; recv_data =rt_malloc(BUFSZ +1);/* 分配接收用的數(shù)據(jù)緩沖 */ if(recv_data == RT_NULL) { rt_kprintf("No memory\n"); return; } /* 一個(gè)socket在使用前，需要預(yù)先創(chuàng)建出來(lái)，指定SOCK_STREAM為TCP的socket */ if((sock =socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0)) ==-1) { /* 創(chuàng)建失敗的錯(cuò)誤處理 */ rt_kprintf("Socket error\n"); /* 釋放已分配的接收緩沖 */ rt_free(recv_data); return; } /* 初始化服務(wù)端地址 */ server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port =htons(5000);/* 服務(wù)端工作的端口 */ server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; rt_memset(&(server_addr.sin_zero),0,sizeof(server_addr.sin_zero)); /* 綁定socket到服務(wù)端地址 */ if(bind(sock, (structsockaddr *)&server_addr,sizeof(structsockaddr)) ==-1) { /* 綁定失敗 */ rt_kprintf("Unable to bind\n"); /* 釋放已分配的接收緩沖 */ rt_free(recv_data); return; } /* 在socket上進(jìn)行監(jiān)聽 */ if(listen(sock,5) ==-1) { rt_kprintf("Listen error\n"); /* release recv buffer */ rt_free(recv_data); return; } rt_kprintf("\nTCPServer Waiting for client on port 5000...\n"); while(stop != RT_TRUE) { sin_size =sizeof(structsockaddr_in); /* 接受一個(gè)客戶端連接socket的請(qǐng)求，這個(gè)函數(shù)調(diào)用是阻塞式的 */ connected =accept(sock, (structsockaddr *)&client_addr, &sin_size); /* 返回的是連接成功的socket */ if(connected

編譯下載后重新燒錄程序并啟動(dòng)，在從站成功連接到主站后，執(zhí)行 tcpserv_app 指令來(lái)啟動(dòng)一個(gè) TCP Server：

同時(shí)我們打開 TCP 測(cè)試軟件，配置 TCP 客戶端，配置信息如下：

目標(biāo)IP：192.168.10.100（從站IP）

目標(biāo)端口：5000

同時(shí)打開 Wireshark ，查看 EtherCAT EOE網(wǎng)絡(luò)下的 TCP報(bào)文能夠被成功捕獲：

附錄1 EtherCAT通信服務(wù)命令

EtherCAT 子報(bào)文所有的服務(wù)都是以主站操作描述的。數(shù)據(jù)鏈路層去規(guī)定了從站內(nèi)部物理存儲(chǔ)、讀寫和交換（讀取并馬上寫入）數(shù)據(jù)的服務(wù)。讀寫操作和尋址方式共同決定了子報(bào)文的通信服務(wù)類型， 由子報(bào)文頭中的命令字節(jié)表示：

主站接收到返回?cái)?shù)據(jù)幀后，檢查子報(bào)文中的WKC，如果不等于預(yù)期值，則表示此子報(bào)文沒有被正確處理。子報(bào)文的WKC預(yù)期值與通信服務(wù)類型和尋址地址相關(guān)。子報(bào)文經(jīng)過某一個(gè)從站時(shí)，如果是單獨(dú)地讀或?qū)懖僮鳎?WKC 加1 。如果是讀寫操作， 讀成功時(shí)WKC加1，寫成功時(shí)WKC 加2 ，讀寫全部完成時(shí)WKC加3，子報(bào)文由多個(gè)從站處理時(shí)， WKC是各個(gè)從站處理結(jié)果的累加。

附錄2 EtherCAT狀態(tài)碼