随着工业4.0时代的到来和智能工厂的发展方向,工业机器人控制系统已经朝着开放式、嵌入式、低成本、高速率、重载的方向发展,而工业以太网因其速度快、数据容量大、实时性强和可靠性高、成本低等优点己成为当前工业机器人技术的一个重要发展方向。其中Ether CAT(Ethernet for Control Automation Technoloy)是于2003年由德国BECKHOFF自动化公司提出,具有高速和高数据有效率、支持多种物理拓扑结构、组网简便等特点,主要应用于高速印刷、注塑、包装、机床、焊锡等高速应用场合,以及物流、数据采集、物料等分布范围广的场合。本文以工业机器人的通信技术为出发点,在全面系统研究工业以太网技术的基础上,将Ether CAT总线技术与嵌入式系统μC/OS-III结合,探讨Ether CAT通信体系结构,设计开发了低成本、高效率的Ether CAT嵌入式主站控制器,用于实现对Ether CAT从站设备的控制。本文重点对Ether CAT嵌入式主站控制器进行研究与设计。在主站硬件方面使用意法半导体(ST)公司的ARM芯片STM32F407作为核心处理器,采用以太网MAC控制器芯片DM9000作为网卡芯片,以及其他外部资源组成。在主站软件方面,采用实时嵌入式操作系统μC/OS-III作为底层系统,主要实现Ether CAT主站协议,包括多任务调度μC/OS-III操作系统的移植、衔接硬件与外设通信的以太网驱动设计、主站非周期和周期性数据通信的实现、分布时钟机制的实现。最后,在实现嵌入式主站的基础上,搭建实验平台,对Ether CAT网络通信、稳定性、实时性、同步性进行测试。结果满足工业机器人高速高精运动控制的需求,为工业机器人通信技术的进一步研究奠定了基础。