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【原创】IgH EtherCAT主站详解(十)--CoE、EoE、FoE和SII执行状态机

news 2026/4/14 22:02:17

目录
  • 一、CoE FSM (ec_fsm_coe) — CoE SDO 传输状态机
    • 概览
      • 什么是 CoE FSM
      • CoE FSM 状态机全图
    • 技术详情
      • 字典读取状态
      • SDO 下载 (Download) 状态
      • SDO 上传 (Upload) 状态
      • SDO 分段传输时序
      • 超时参数
      • 常见 SDO 中止码
    • 深入源码
      • ec_fsm_coe 结构体
      • 关键函数
        • ec_fsm_coe_dictionary()
        • ec_fsm_coe_transfer()
        • 分段传输 (Segmented Transfer)
      • 源文件索引
  • 二、EoE FSM (ec_fsm_eoe) — EoE IP 参数设置状态机
    • 概览
      • 什么是 EoE FSM
      • EoE FSM 状态机全图
    • 技术详情
      • 状态详解
      • EoE INIT_REQ 报文格式
      • 响应超时
      • EoE 数据收发流程图
    • 深入源码
      • ec_fsm_eoe 结构体
      • ec_eoe_request 结构体
      • 源文件索引
  • 三、FoE FSM (ec_fsm_foe) — FoE 文件传输状态机
    • 概览
      • 什么是 FoE FSM
      • FoE FSM 状态机全图
    • 技术详情
      • 状态详解
      • FoE OpCodes
      • FoE 报文格式
      • 固件升级端到端流程图
      • 超时参数
    • 深入源码
      • ec_fsm_foe 结构体
      • 关键实现细节
      • 源文件索引
  • 四、SoE FSM (ec_fsm_soe) — SoE IDN 访问状态机
    • 概览
      • 什么是 SoE FSM
      • SoE FSM 状态机全图
    • 技术详情
      • 状态详解
      • SoE OpCode
      • SoE 报文格式
      • SoE 读写时序
      • 超时参数
    • 深入源码
      • ec_fsm_soe 结构体
      • 分片传输机制
      • 源文件索引
  • 五、SII FSM (ec_fsm_sii) — SII/EEPROM 读写状态机
    • 概览
      • 什么是 SII FSM
      • SII FSM 状态机全图
    • 技术详情
      • 状态详解
      • EEPROM 读写操作时序
      • 超时与等待参数
      • 0x0502 寄存器位域
    • 深入源码
      • ec_fsm_sii 结构体
      • 关键函数
        • ec_fsm_sii_read()
        • ec_fsm_sii_write()
        • read_fetch 状态检查逻辑
      • 源文件索引

一、CoE FSM (ec_fsm_coe) — CoE SDO 传输状态机

3.4.4.6 — 通过 CoE (CANopen over EtherCAT) 协议进行 SDO 字典读取、SDO 上传和下载

概览

什么是 CoE FSM

CoE FSM 实现 CANopen over EtherCAT (CoE) 协议的状态机。它包含 3 个独立子功能：

  • SDO 字典读取：读取从站的完整 SDO 字典（对象列表 → 对象描述 → 入口描述），13 个状态
  • SDO 下载 (Download)：向从站写入 SDO 数据（支持分段传输），8 个状态
  • SDO 上传 (Upload)：从从站读取 SDO 数据（支持分段传输），8 个状态

CoE 使用邮箱通信，协议类型 EC_MBOX_TYPE_COE (0x03)。

CoE FSM 状态机全图

stateDiagram-v2state "字典读取 (Dictionary)" as Dict {[*] --> dict_start: ec_fsm_coe_dictionary()dict_start --> dict_request: 发送 Get OD List Reqdict_request --> dict_check: 等待响应dict_check --> dict_response: 邮箱有数据dict_response --> dict_response_data: 获取对象列表dict_response_data --> dict_desc_request: 逐对象获取描述dict_desc_request --> dict_desc_check: 发送 Get OD Reqdict_desc_check --> dict_desc_response: 邮箱有数据dict_desc_response --> dict_desc_response_data: 获取对象描述dict_desc_response_data --> dict_entry_request: 逐入口获取描述dict_entry_request --> dict_entry_check: 发送 Get ED Reqdict_entry_check --> dict_entry_response: 邮箱有数据dict_entry_response --> dict_entry_response_data: 获取入口描述dict_entry_response_data --> dict_desc_request: 下一个对象}state "SDO 下载 (Download)" as Down {[*] --> down_start: SDO 写入请求down_start --> down_request: 组装 SDO Download Reqdown_request --> down_check: 等待响应down_check --> down_response: 邮箱有数据down_response --> down_response_data: 解析响应down_response_data --> end: 普通传输完成down_response_data --> down_seg_check: 需要分段传输down_seg_check --> down_seg_response: 邮箱有数据down_seg_response --> down_seg_response_data: 解析段响应down_seg_response_data --> down_seg_check: 还有数据段down_seg_response_data --> end: 全部发送完成}state "SDO 上传 (Upload)" as Up {[*] --> up_start: SDO 读取请求up_start --> up_request: 组装 SDO Upload Requp_request --> up_check: 等待响应up_check --> up_response: 邮箱有数据up_response --> up_response_data: 解析响应up_response_data --> end: 普通传输完成up_response_data --> up_seg_request: 需要分段传输up_seg_request --> up_seg_check: 发送段请求up_seg_check --> up_seg_response: 邮箱有数据up_seg_response --> up_seg_response_data: 解析段响应up_seg_response_data --> up_seg_request: 还有数据段up_seg_response_data --> end: 全部接收完成}

技术详情

字典读取状态

状态 函数名 职责
dict_start ec_fsm_coe_dict_start 检查 CoE 支持，发送 Get OD List 请求
dict_request ec_fsm_coe_dict_request 等待 OD List 请求发送确认
dict_check ec_fsm_coe_dict_check 轮询检查邮箱是否有响应
dict_response ec_fsm_coe_dict_response 读取邮箱 OD List 响应
dict_response_data ec_fsm_coe_dict_response_data 解析对象列表，创建 SDO 对象
dict_desc_request ec_fsm_coe_dict_desc_request 发送 Get OD 请求获取对象描述
dict_desc_check ec_fsm_coe_dict_desc_check 轮询检查邮箱
dict_desc_response ec_fsm_coe_dict_desc_response 读取对象描述响应
dict_desc_response_data ec_fsm_coe_dict_desc_response_data 解析对象名称和类型
dict_entry_request ec_fsm_coe_dict_entry_request 发送 Get ED 请求获取入口描述
dict_entry_check ec_fsm_coe_dict_entry_check 轮询检查邮箱
dict_entry_response ec_fsm_coe_dict_entry_response 读取入口描述响应
dict_entry_response_data ec_fsm_coe_dict_entry_response_data 解析入口名称和数据类型

SDO 下载 (Download) 状态

状态 函数名 职责
down_start ec_fsm_coe_down_start 准备 SDO Download 请求
down_request ec_fsm_coe_down_request 发送 SDO Download 请求到邮箱
down_check ec_fsm_coe_down_check 轮询检查邮箱响应
down_response ec_fsm_coe_down_response 读取 SDO Download 响应
down_response_data ec_fsm_coe_down_response_data 判断是否需要分段传输
down_seg_check ec_fsm_coe_down_seg_check 分段传输：检查邮箱
down_seg_response ec_fsm_coe_down_seg_response 分段传输：读取段响应
down_seg_response_data ec_fsm_coe_down_seg_response_data 分段传输：继续或完成

SDO 上传 (Upload) 状态

状态 函数名 职责
up_start ec_fsm_coe_up_start 准备 SDO Upload 请求
up_request ec_fsm_coe_up_request 发送 SDO Upload 请求到邮箱
up_check ec_fsm_coe_up_check 轮询检查邮箱响应
up_response ec_fsm_coe_up_response 读取 SDO Upload 响应
up_response_data ec_fsm_coe_up_response_data 判断是否需要分段接收
up_seg_request ec_fsm_coe_up_seg_request 分段传输：发送段请求
up_seg_check ec_fsm_coe_up_seg_check 分段传输：检查邮箱
up_seg_response ec_fsm_coe_up_seg_response 分段传输：读取段响应
up_seg_response_data ec_fsm_coe_up_seg_response_data 分段传输：继续或完成

SDO 分段传输时序

sequenceDiagramparticipant FSM as CoE FSMparticipant Slave as 从站rect rgb(230, 245, 255)Note over FSM,Slave: SDO 下载 (分段)FSM->>Slave: SDO Download Req<br/>(Index, SubIndex, 数据)Slave-->>FSM: SDO Download Resp (ACK)Note over FSM: 数据超过邮箱大小 → 分段loop 逐段发送FSM->>Slave: SDO Download Segment Req<br/>(段数据, toggle bit)Slave-->>FSM: SDO Download Segment Resp (ACK)endendrect rgb(255, 245, 230)Note over FSM,Slave: SDO 上传 (分段)FSM->>Slave: SDO Upload Req<br/>(Index, SubIndex)Slave-->>FSM: SDO Upload Resp (数据, size)Note over FSM: 数据不完整 → 分段接收loop 逐段接收FSM->>Slave: SDO Upload Segment Req<br/>(toggle bit)Slave-->>FSM: SDO Upload Segment Resp (段数据)endend

超时参数

EC_FSM_COE_DICT_TIMEOUT = 1000 ms

常见 SDO 中止码

中止码 含义
0x05030000 Toggle bit 未改变
0x05040000 SDO 协议超时
0x06010000 不支持的对象访问
0x06010001 尝试读取只写对象
0x06010002 尝试写入只读对象
0x06020000 对象不存在
0x06040041 对象不能映射到 PDO
0x06060000 访问失败（硬件错误）
0x06070010 数据类型不匹配
0x06090011 子索引不存在
0x06090030 参数值超出范围
0x08000000 一般错误
0x08000020 数据无法传输或存储
0x08000021 数据无法传输或存储（本地控制）

深入源码

ec_fsm_coe 结构体

字段 类型 说明
slave ec_slave_t * 目标从站
datagram ec_datagram_t * 使用的 datagram
state void (*)(ec_fsm_coe_t *, ec_datagram_t *) 当前状态函数指针
request ec_sdo_request_t * 当前 SDO 请求（上传/下载）
jiffies_start unsigned long 操作起始时间
toggle uint8_t 分段传输的 toggle 位
sdos struct list_head 临时 SDO 列表（字典读取）
entry_count unsigned int 字典入口计数

关键函数

ec_fsm_coe_dictionary()

启动 SDO 字典读取流程。获取对象列表 → 逐个获取对象描述 → 逐个获取入口描述。结果存储在 slave->sdo_dictionary 中。

ec_fsm_coe_transfer()

根据请求方向启动 SDO 上传或下载。使用 ec_sdo_request_t 结构体传递 Index、SubIndex 和数据。

分段传输 (Segmented Transfer)

当 SDO 数据超过邮箱大小时，使用分段传输：

  • 下载路径：首包使用 SDO Download Req，后续使用 SDO Download Segment Req
  • 上传路径：首包使用 SDO Upload Req，后续使用 SDO Upload Segment Req
  • Toggle 位：每个段交替设置 toggle 位 (0/1)，用于检测丢失
  • 最小段数据大小：EC_COE_DOWN_SEG_MIN_DATA_SIZE = 7 字节

源文件索引

文件 说明
master/fsm_coe.h CoE FSM 结构体和接口声明
master/fsm_coe.c CoE FSM 状态实现 (~2600 行，最大的 FSM 文件)
master/fsm_slave.c 调用方：sdo_request 和 dict_request 状态
master/fsm_slave_config.c 调用方：sdo_conf 状态

二、EoE FSM (ec_fsm_eoe) — EoE IP 参数设置状态机

3.4.4.7 — 通过 EoE (Ethernet over EtherCAT) 设置从站 IP 参数

概览

什么是 EoE FSM

EoE FSM 负责通过 EtherCAT 邮箱协议向从站发送 EoE (Ethernet over EtherCAT) IP 参数设置请求。它可以配置从站网络接口的 MAC 地址、IP 地址、子网掩码、网关、DNS 服务器和主机名。

EoE FSM 仅处理 IP 参数设置（EC_EOE_TYPE_INIT_REQ/RES）。实际的 EoE 数据帧收发由 master/ethernet.c 中的 EoE 处理线程负责。

EoE FSM 状态机全图

stateDiagram-v2[*] --> set_ip_start: ec_fsm_eoe_set_ip_param()set_ip_start --> set_ip_request: 检查 EoE 支持<br/>组装 INIT_REQ 报文set_ip_start --> error: 从站不支持 EoEset_ip_request --> set_ip_check: WKC=1, 发送成功set_ip_request --> set_ip_request: WKC=0, 重发<br/>(≤3000ms)set_ip_request --> error: 超时 / 发送失败set_ip_check --> set_ip_response: 邮箱有数据set_ip_check --> set_ip_check: 邮箱为空, 继续轮询set_ip_check --> error: 超时 (3000ms)set_ip_response --> set_ip_response_data: 获取响应数据set_ip_response --> error: 接收失败set_ip_response_data --> end: result=0, 设置成功set_ip_response_data --> error: result≠0 或类型不匹配

技术详情

状态详解

状态 函数名 职责
set_ip_start ec_fsm_eoe_set_ip_start 检查 EoE 支持，组装并发送 INIT_REQ 邮箱报文
set_ip_request ec_fsm_eoe_set_ip_request 等待发送确认，WKC=0 时重发
set_ip_check ec_fsm_eoe_set_ip_check 轮询检查从站邮箱是否有响应数据
set_ip_response ec_fsm_eoe_set_ip_response 读取邮箱响应数据
set_ip_response_data ec_fsm_eoe_set_ip_response_data 解析响应：验证类型和结果码
end ec_fsm_eoe_end 设置成功
error ec_fsm_eoe_error 设置失败

EoE INIT_REQ 报文格式

偏移 长度 字段 说明
0 1 Type EC_EOE_TYPE_INIT_REQ (0x01)
1 1 — 未使用 (0x00)
2~3 2 — 未使用 (0x0000)
4~7 4 Flags bit0=MAC, bit1=IP, bit2=子网掩码, bit3=网关, bit4=DNS, bit5=主机名
8~13 6 MAC Address 可选，由 Flags.bit0 控制
14~17 4 IP Address 可选，网络字节序
18~21 4 Subnet Mask 可选，网络字节序
22~25 4 Default Gateway 可选，网络字节序
26~29 4 DNS Server 可选，网络字节序
30~61 32 DNS Name 可选，主机名

响应超时

EC_EOE_RESPONSE_TIMEOUT = 3000 ms。发送 INIT_REQ 后，如果在 3 秒内未收到 INIT_RES 响应，则超时失败。

EoE 数据收发流程图

sequenceDiagramparticipant User as 用户空间participant SlaveFSM as Slave FSMparticipant EoEFSM as EoE FSMparticipant Slave as 从站User->>SlaveFSM: eoe_request (ioctl)SlaveFSM->>EoEFSM: ec_fsm_eoe_set_ip_param()EoEFSM->>Slave: 邮箱发送 INIT_REQ<br/>(EC_MBOX_TYPE_EOE)Note over Slave: 从站处理 IP 设置Slave-->>EoEFSM: 邮箱响应 INIT_RESEoEFSM->>EoEFSM: 验证 result codeEoEFSM-->>SlaveFSM: 成功/失败SlaveFSM-->>User: 请求完成

深入源码

ec_fsm_eoe 结构体

字段 类型 说明
slave ec_slave_t * 目标从站
retries unsigned int Datagram 重试计数
state void (*)(ec_fsm_eoe_t *, ec_datagram_t *) 当前状态函数指针
datagram ec_datagram_t * 使用的 datagram
jiffies_start unsigned long 请求起始时间
request ec_eoe_request_t * 当前处理的 EoE 请求

ec_eoe_request 结构体

字段 类型 说明
mac_address_included uint8_t 是否包含 MAC 地址
ip_address_included uint8_t 是否包含 IP 地址
subnet_mask_included uint8_t 是否包含子网掩码
gateway_included uint8_t 是否包含网关
dns_included uint8_t 是否包含 DNS 服务器
name_included uint8_t 是否包含主机名
mac_address uint8_t[6] MAC 地址
ip_address uint32_t IP 地址（主机字节序）
subnet_mask uint32_t 子网掩码
gateway uint32_t 默认网关
dns uint32_t DNS 服务器
name char[EC_MAX_HOSTNAME_SIZE] 主机名
result uint16_t 从站返回的结果码 (0=成功)

源文件索引

文件 说明
master/fsm_eoe.h EoE FSM 结构体和接口声明
master/fsm_eoe.c EoE FSM 状态实现 (~530 行)
master/fsm_slave.c 调用方：eoe_request 状态
master/ethernet.c EoE 处理线程（数据帧收发，非本 FSM）

三、FoE FSM (ec_fsm_foe) — FoE 文件传输状态机

3.4.4.8 — 通过 FoE (File Access over EtherCAT) 协议进行固件升级和文件传输

概览

什么是 FoE FSM

FoE FSM 实现 EtherCAT FoE (File Access over EtherCAT) 协议，用于在主站和从站之间传输文件数据。主要用途是从站固件升级。

支持两种传输方向：

  • 写入 (WRITE)：主站向从站发送文件数据（固件升级）
  • 读取 (READ)：主站从从站读取文件数据

FoE 使用邮箱通信，数据按块分片传输，每块最大不超过邮箱大小。

FoE FSM 状态机全图

stateDiagram-v2[*] --> write_start: WRITE 请求<br/>(ec_fsm_foe_transfer)[*] --> read_start: READ 请求state "WRITE 路径" as WritePath {write_start --> wrq_sent: 发送 WRQ<br/>(OpCode=2, 文件名+密码)wrq_sent --> data_sent: 收到 ACK<br/>(发送下一个数据块)wrq_sent --> error: 收到 ERRdata_sent --> ack_check: 等待 ACKack_check --> ack_read: 邮箱有数据ack_read --> ack_read_data: 获取 ACK 内容ack_read_data --> data_sent: 还有数据 → 继续发送ack_read_data --> end: 全部发送完成}state "READ 路径" as ReadPath {read_start --> rrq_sent: 发送 RRQ<br/>(OpCode=1, 文件名+密码)rrq_sent --> data_check: 等待 DATA 帧data_check --> data_read: 邮箱有数据data_read --> data_read_data: 获取 DATA 内容data_read_data --> sent_ack: 还有数据 → 发送 ACKdata_read_data --> end: 收到最后一块sent_ack --> data_check: 等待下一块}write_start --> error: 超时 / 失败read_start --> error: 超时 / 失败

技术详情

状态详解

状态 函数名 职责 方向
write_start ec_fsm_foe_state_write_start 准备并发送 WRQ (Write Request) WRITE
wrq_sent ec_fsm_foe_state_wrq_sent 等待 WRQ 的 ACK 响应 WRITE
data_sent ec_fsm_foe_state_data_sent 发送 DATA 块后等待 ACK WRITE
ack_check ec_fsm_foe_state_ack_check 检查邮箱中是否有 ACK WRITE
ack_read ec_fsm_foe_state_ack_read 读取 ACK 邮箱数据 WRITE
ack_read_data ec_fsm_foe_state_ack_read_data 解析 ACK，决定继续发送或完成 WRITE
read_start ec_fsm_foe_state_read_start 准备并发送 RRQ (Read Request) READ
rrq_sent ec_fsm_foe_state_rrq_sent 等待 RRQ 的 DATA 响应 READ
data_check ec_fsm_foe_state_data_check 检查邮箱中是否有 DATA READ
data_read ec_fsm_foe_state_data_read 读取 DATA 邮箱数据 READ
data_read_data ec_fsm_foe_state_data_read_data 解析 DATA，决定继续接收或完成 READ
sent_ack ec_fsm_foe_state_sent_ack 发送 ACK 确认收到 DATA READ
end ec_fsm_foe_end 传输成功完成 —
error ec_fsm_foe_error 传输失败 —

FoE OpCodes

OpCode 值 说明 方向
RRQ 1 读请求 (Read Request) 主站 → 从站
WRQ 2 写请求 (Write Request) 主站 → 从站
DATA 3 数据帧 双向
ACK 4 确认帧 双向
ERR 5 错误帧 从站 → 主站
BUSY 6 忙帧 从站 → 主站

FoE 报文格式

偏移 长度 字段 说明
0 1 OpCode 操作码 (RRQ/WRQ/DATA/ACK/ERR/BUSY)
1 1 Reserved 保留
2~5 4 PacketNo / Password / ErrorCode 取决于 OpCode
6+ 可变 Data RRQ/WRQ: 文件名+\0+密码; DATA: 文件数据

固件升级端到端流程图

sequenceDiagramparticipant User as 用户 (ethercat foe_write)participant SlaveFSM as Slave FSMparticipant FoEFSM as FoE FSMparticipant Slave as 从站User->>SlaveFSM: FoE 请求 (ioctl)SlaveFSM->>FoEFSM: ec_fsm_foe_transfer(WRITE)FoEFSM->>Slave: WRQ (文件名, 密码)Slave-->>FoEFSM: ACK (PacketNo=0)loop 逐块发送 (每块 ≤ 邮箱大小)FoEFSM->>Slave: DATA (PacketNo++, 文件数据)Slave-->>FoEFSM: ACK (PacketNo)endFoEFSM-->>SlaveFSM: 传输完成SlaveFSM-->>User: 成功Note over Slave: 重启从站加载新固件

超时参数

EC_FSM_FOE_TIMEOUT_JIFFIES = 3 * HZ (3 秒)

深入源码

ec_fsm_foe 结构体

字段 类型 说明
slave ec_slave_t * 目标从站
datagram ec_datagram_t * 使用的 datagram
state void (*)(ec_fsm_foe_t *, ec_datagram_t *) 当前状态函数指针
request ec_foe_request_t * 当前 FoE 请求
packet_no uint32_t 当前包序号
previous_packet_no uint32_t 上一个包序号（用于 ACK 验证）
foe_data_size size_t 当前 DATA 块大小
tx_errors uint32_t 发送错误计数
rx_errors uint32_t 接收错误计数
jiffies_start unsigned long 操作起始时间

关键实现细节

FoE 实现要点

  • 数据分片: 数据按邮箱大小分块传输，每块最大不超过 TX 邮箱大小

  • PacketNo 验证: ACK 中的 PacketNo 必须与发送的 DATA PacketNo 匹配

  • 错误处理: 收到 ERR OpCode 时读取错误码，BUSY 时继续等待

  • 重试机制: tx_errors/rx_errors 计数，Datagram 级别有 retries

  • FoE Header: 固定 6 字节 (OpCode + Reserved + 4字节 PacketNo/Password/ErrorCode)

源文件索引

文件 说明
master/fsm_foe.h FoE FSM 结构体和接口声明
master/fsm_foe.c FoE FSM 状态实现 (~1100 行)
master/fsm_slave.c 调用方：foe_request 状态
tool/CommandFoeWrite.cpp 用户空间发起 FoE 写入
tool/CommandFoeRead.cpp 用户空间发起 FoE 读取

四、SoE FSM (ec_fsm_soe) — SoE IDN 访问状态机

3.4.4.9 — 通过 SoE (SERCOS over EtherCAT) 协议读写伺服驱动 IDN 参数

概览

什么是 SoE FSM

SoE FSM 实现 SERCOS over EtherCAT (SoE) 协议的状态机，用于读写伺服驱动的 IDN (Identification Number) 参数。SoE 协议将 SERCOS 的服务通道映射到 EtherCAT 邮箱通信。

支持两种操作：

  • IDN 读取 (Read)：读取伺服驱动参数（位置、速度、扭矩等）
  • IDN 写入 (Write)：写入伺服驱动配置参数

SoE FSM 状态机全图

stateDiagram-v2[*] --> read_start: IDN 读取请求[*] --> write_start: IDN 写入请求state "读取路径" as ReadPath {read_start --> read_request: 组装 SoE 读请求<br/>(OpCode=0x01, IDN)read_request --> read_check: 发送到邮箱read_check --> read_response: 邮箱有响应read_check --> read_check: 邮箱为空, 继续轮询read_response --> read_response_data: 获取响应数据read_response_data --> end: 数据完整 → 成功read_response_data --> read_request: 数据分片 → 请求下一块}state "写入路径" as WritePath {write_start --> write_request: 组装 SoE 写请求<br/>(OpCode=0x03, IDN, 数据)write_request --> write_check: 发送到邮箱write_check --> write_response: 邮箱有响应write_check --> write_check: 邮箱为空, 继续轮询write_response --> write_response_data: 获取响应数据write_response_data --> end: 写入成功write_response_data --> write_request: 数据分片 → 发送下一块}read_start --> error: 超时 / 失败write_start --> error: 超时 / 失败

技术详情

状态详解

状态 函数名 职责 方向
read_start ec_fsm_soe_read_start 准备 SoE 读请求 READ
read_request ec_fsm_soe_read_request 发送读请求到邮箱，等待响应 READ
read_check ec_fsm_soe_read_check 轮询检查邮箱是否有响应 READ
read_response ec_fsm_soe_read_response 读取邮箱响应数据 READ
read_response_data ec_fsm_soe_read_response_data 解析 SoE 响应，处理分片 READ
write_start ec_fsm_soe_write_start 准备 SoE 写请求 WRITE
write_request ec_fsm_soe_write_request 发送写请求到邮箱，等待响应 WRITE
write_check ec_fsm_soe_write_check 轮询检查邮箱是否有响应 WRITE
write_response ec_fsm_soe_write_response 读取邮箱响应数据 WRITE
write_response_data ec_fsm_soe_write_response_data 解析 SoE 响应，处理分片 WRITE
end ec_fsm_soe_end 操作成功完成 —
error ec_fsm_soe_error 操作失败 —

SoE OpCode

OpCode 值 说明
Read Request 0x01 IDN 读取请求
Read Response 0x02 IDN 读取响应
Write Request 0x03 IDN 写入请求
Write Response 0x04 IDN 写入响应

SoE 报文格式

偏移 长度 字段 说明
0 (邮箱头) 6 MBox Header 邮箱协议头 (Type=EC_MBOX_TYPE_SOE)
6 1 OpCode 操作码 (0x01~0x04)
7 1 Incomplete bit0= fragmented (分片标志)
8~9 2 IDN / Elements IDN 号 (低 15 位) + 数据集选择 (高 1 位)
10+ 可变 Data 请求/响应数据

SoE 读写时序

sequenceDiagramparticipant App as 应用程序participant SoEFSM as SoE FSMparticipant Slave as 从站 (伺服)rect rgb(230, 245, 255)Note over App,Slave: IDN 读取App->>SoEFSM: ec_fsm_soe_transfer(READ)SoEFSM->>Slave: SoE Read Request<br/>(OpCode=0x01, IDN)Slave-->>SoEFSM: SoE Read Response<br/>(OpCode=0x02, IDN, Data)opt 数据分片SoEFSM->>Slave: SoE Read Request (fragment)Slave-->>SoEFSM: SoE Read Response (fragment)endSoEFSM-->>App: 读取完成endrect rgb(255, 245, 230)Note over App,Slave: IDN 写入App->>SoEFSM: ec_fsm_soe_transfer(WRITE)SoEFSM->>Slave: SoE Write Request<br/>(OpCode=0x03, IDN, Data)Slave-->>SoEFSM: SoE Write Response<br/>(OpCode=0x04, IDN)opt 数据分片SoEFSM->>Slave: SoE Write Request (fragment)Slave-->>SoEFSM: SoE Write Response (fragment)endSoEFSM-->>App: 写入完成end

超时参数

EC_SOE_RESPONSE_TIMEOUT = 1000 ms

深入源码

ec_fsm_soe 结构体

字段 类型 说明
slave ec_slave_t * 目标从站
datagram ec_datagram_t * 使用的 datagram
state void (*)(ec_fsm_soe_t *, ec_datagram_t *) 当前状态函数指针
request ec_soe_request_t * 当前 SoE 请求
jiffies_start unsigned long 操作起始时间

分片传输机制

当 IDN 数据超过邮箱大小时，SoE FSM 使用分片传输：

  • 响应中的 Incomplete 位 (bit0) 置位表示还有后续数据
  • 主站在收到分片响应后自动发起下一次请求
  • 写入路径：数据按邮箱大小分块逐片发送
  • 读取路径：收到分片响应后自动请求下一片

源文件索引

文件 说明
master/fsm_soe.h SoE FSM 结构体和接口声明
master/fsm_soe.c SoE FSM 状态实现 (~800 行)
master/fsm_slave.c 调用方：soe_request 状态和 config_soe
tool/CommandSoeRead.cpp 用户空间 SoE 读取
tool/CommandSoeWrite.cpp 用户空间 SoE 写入

五、SII FSM (ec_fsm_sii) — SII/EEPROM 读写状态机

3.4.4.10 — 从站 EEPROM (SII) 的读写访问状态机

概览

什么是 SII FSM

SII FSM（Slave Information Interface FSM）负责通过 ESC 的 EEPROM 访问寄存器读写从站的 SII (Slave Information Interface) 数据。每次操作读写 2 个字 (4 字节)。

SII FSM 被 Slave Scan FSM（读取从站信息）和 Master FSM（写入 EEPROM）调用。支持两种寻址模式：自动递增地址和配置站地址。

SII FSM 状态机全图

stateDiagram-v2[*] --> start_reading: ec_fsm_sii_read()state "读取路径" as Read {start_reading --> read_check: 写入读命令<br/>(0x0502, data=0x80|0x01|offset)read_check --> read_fetch: WKC=1, 等待完成read_check --> error: 接收失败read_fetch --> read_fetch: EEPROM 加载中/忙read_fetch --> end: 数据就绪 → 复制 4 字节read_fetch --> error: 超时 / 命令错误}[*] --> start_writing: ec_fsm_sii_write()state "写入路径" as Write {start_writing --> write_check: 写入写命令<br/>(0x0502, data=0x81|0x02|offset|value)write_check --> write_check2: WKC=1write_check --> error: 接收失败write_check2 --> write_check2: 忙/等待 (SII_INHIBIT 5ms)write_check2 --> end: 写入成功write_check2 --> error: 超时 / 写入失败}

技术详情

状态详解

状态 函数名 职责 ESC 寄存器
start_reading ec_fsm_sii_state_start_reading FPWR/APWR 写入读命令到 SII 寄存器 0x0502 (FPWR/APWR)
read_check ec_fsm_sii_state_read_check 验证写入成功，发起读取检查 0x0502 (FPRD/APRD)
read_fetch ec_fsm_sii_state_read_fetch 轮询等待 EEPROM 就绪，获取数据 0x0502 (FPRD/APRD)
start_writing ec_fsm_sii_state_start_writing FPWR 写入写命令和数据到 SII 寄存器 0x0502 (FPWR)
write_check ec_fsm_sii_state_write_check 验证写入命令被接受 0x0502 (FPRD)
write_check2 ec_fsm_sii_state_write_check2 轮询等待写入完成（检查忙/错误位） 0x0502 (FPRD)
end ec_fsm_sii_state_end 操作成功完成 —
error ec_fsm_sii_state_error 操作失败 —

EEPROM 读写操作时序

sequenceDiagramparticipant FSM as SII FSMparticipant ESC as ESC (0x0502)participant EEPROM as EEPROMrect rgb(230, 245, 255)Note over FSM,EEPROM: 读取操作FSM->>ESC: APWR/FPWR 写入读命令<br/>(0x80|0x01|word_offset)ESC->>EEPROM: 开始读取FSM->>ESC: APRD/FPRD 检查状态loop 等待就绪 (≤500ms 加载, ≤20ms 读取)ESC-->>FSM: Busy/Loding 位仍置位endESC-->>FSM: 数据就绪 (4 字节 @ offset+6)endrect rgb(255, 245, 230)Note over FSM,EEPROM: 写入操作FSM->>ESC: FPWR 写入写命令<br/>(0x81|0x02|word_offset|value)ESC->>EEPROM: 开始写入FSM->>ESC: FPRD 检查状态Note over FSM: 等待 SII_INHIBIT (5ms)loop 等待完成 (≤20ms)ESC-->>FSM: Busy 位仍置位endESC-->>FSM: 写入完成end

超时与等待参数

常量 值 说明
SII_LOAD_TIMEOUT 500 ms EEPROM 加载超时（首次读取时等待 EEPROM 完成加载）
SII_TIMEOUT 20 ms 读/写操作超时
SII_INHIBIT 5 ms 写入后等待评估时间

0x0502 寄存器位域

字节偏移 读路径 写路径
+0 地址配置: bit7=双字节地址, bit0=读写(0=read,1=write)
+1 bit5=错误, bit4=加载中, bit0=忙 | bit1=写忙 操作类型: 0x01=读, 0x02=写
+2~+3 字偏移地址 (word offset)
+4~+5 保留 (写路径: 0x0000)
+6~+9 读取的数据 (4 字节) 写入的数据 (2 字节)

深入源码

ec_fsm_sii 结构体

字段 类型 说明
slave ec_slave_t * 目标从站
datagram ec_datagram_t * 使用的 datagram
state void (*)(ec_fsm_sii_t *, ec_datagram_t *) 当前状态函数指针
word_offset uint16_t 读写的字偏移
mode ec_fsm_sii_addressing_t 寻址模式: INCREMENT / CONFIGURED
value uint8_t[4] 读取/写入的数据 (最多 4 字节)
retries unsigned int Datagram 超时重试计数
jiffies_start unsigned long 操作起始时间
check_once_more uint8_t 超时后再检查一次的标志
eeprom_load_retry uint8_t EEPROM 加载重试标志

关键函数

ec_fsm_sii_read()

初始化读操作：设置 word_offset、mode，将状态设为 start_reading。

ec_fsm_sii_write()

初始化写操作：设置 word_offset、mode，复制 2 字节写入数据到 fsm->value，将状态设为 start_writing。

read_fetch 状态检查逻辑

检查 ESC 0x0502 寄存器的位域：

  • bit5 (0x20) = 错误 → 进入 error
  • bit4 (0x10) = EEPROM 加载中 → 继续等待 (≤500ms)
  • bit0 (0x01) / bit7 (0x80) = 操作忙 → 继续等待 (≤20ms)
  • bit6 (0x40) = 写入失败 → 进入 error
  • 全部清零 → 数据就绪，从 +6 偏移复制 4 字节到 fsm->value

源文件索引

文件 说明
master/fsm_sii.h SII FSM 结构体和接口声明
master/fsm_sii.c SII FSM 状态实现 (~600 行)
master/fsm_slave_scan.c 调用方：扫描时读取 EEPROM
master/fsm_master.c 调用方：用户空间发起的 SII 写入
http://www.jsqmd.com/news/641515/

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