[EtherCAT]EOE通信速率分析和改善
EoE简介和使用场景
EoE(Ethernet over EtherCAT)是在一种将标准以太网数据帧封装在EtherCAT报文帧（邮箱报文Mailbox Protocol）中进行传输的技术，可以把它理解为一种“隧道”技术。它允许将基于以太网的设备或协议，无缝地集成到EtherCAT主干网络中，而无需为它们铺设独立的网络线缆。
例如：
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EtherCAT伺服驱动器的配置、诊断、监控通过EoE实现。
传统方式工程师使用上位机通过额外的网线、USB或串口接口连接到驱动器，对伺服驱动器进行参数设置、优化和调试，可以通过EoE复用EtherCAT网口实现相同功能。又比如驱动器内置web服务器，通过EtherCAT总线连接到主站，可以通过EoE通信，无须增加线缆，主站即可访问驱动器网页，实现监控和配置功能。 -
现有以太网设备接入EtherCAT网络，比如工厂搭建好了基于EtherCAT的主干控制网络，希望将现有以太网接口的设备接入进EtherCAT网络。可以通过一个支持EOE功能的从站桥接进入EtherCAT网络。
EtherCAT邮箱通信机制
EtherCAT邮箱通信用于在EtherCAT主站和从站之间传输非周期性、非实时数据。主从站通过问答的“锁步”模式，确保数据交换的可靠性和一致性。根据数据方向分为发送邮箱和接收邮箱。
主站向发送邮箱写入数据，从站从发送邮箱读取数据，如果从站未读取数据，则邮箱为满，主站不能再次写入。
主站从接收邮箱读取数据，从站向接收邮箱写入数据，如果从站未写入取数据，则邮箱为空，主站读不到数据。
按照默认的SSC协议栈做法，邮箱通信不产生中断，主从站均是采用轮询邮箱状态的方式进行通信，在效率上会低。
此外对于EtherCAT通信，只有主站才能发出数据帧，从站不能主动发出数据帧，从站只能等主站发出来数据帧到来时被动进行通信，这也影响通信速率。
以上因素共同决定了EoE的实际通信速率是远小于100M带宽的标准以太网通信速率。
EOE速率限制和改善
目前EOE通信速率限制主要在主站上。比如：从站处理了主站发来的EOE数据，主站没有及时发来新的数据，从站想发给主站EOE数据时，主站没有及时发出数据帧来读，导致主站之间的邮箱数据(EOE)交互的慢。
以下是应用中可以提高EOE通信速率的一些办法。
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调整EtherCAT从站邮箱大小，使邮箱单次能收发更多的EoE数据。
在EtherCAT从站开发中事先规定了从站的邮箱地址和大小，可以调整邮箱大小，最大可以设置1486字节，单次传输的EOE数据最大长度 = 邮箱大小 - 相应的协议头大小(EOE协议头和以太网协议头，最大占用86字节)。默认设置的邮箱大小是512字节，可以最大设置到1486字节，根据使用场景中一次EOE报文的最大长度合理设置。
修改邮箱地址和大小之后，需要注意对于调整PDO的地址，避免地址冲突。
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主站更频繁的查询从站的邮箱状态，更频繁的发送邮箱数据报文。
如下使用典型场景下的EtherCAT从站的SM和FMMU分配，SM0和SM1用于邮箱Mbx Out和Mbx In通信，除此之外还能通过通过FMMU监控Mbx In的状态，当监控到从站想发数据给主站时，主站及时发出数据帧读取从站的邮箱数据。监控Mbx In的报文是和其他PDO通信报文合成一个数据帧按照周期进行发送的，可以减小监控邮箱状态报文的周期，进而提高EOE通信速率。
对于可自主开发控制报文的主站，应设计主站更快的查询邮箱状态和发送邮箱数据报文。
当前已实现的邮箱通信速率
目前客户运行SOEM主站，从站运行SDK eoe_tcp_echo程序，可以测得1223KB/s的通信速率。