本书秉承“新工科”理念，从科研、教学和工程实际应用出发，理论联系实际，全面系统地讲述了现场总线、工业以太网及其应用系统设计。
本书首次在国内教科书中详细讲述了CAN FD高速现场总线和在机器人等运动控制领域广泛应用的EtherCAT工业以太网。
全书共分10章，主要内容包括：现场总线与工业以太网概论、 CAN 现场总线、CAN FD现场总线、CAN FD应用系统设计、PROFIBUS-DP现场总线、EtherCAT工业以太网、EtherCAT从站控制器ET1100、基于ET1100的EtherCAT从站硬件设计、EtherCAT主站与伺服驱动器控制应用协议、EtherCAT从站驱动程序与开发调试。全书内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。
本书是在作者教学与科研实践经验的基础上，结合二十年现场总线与工业以太网技术的发展编写而成的。
本书可作为高等院校各类自动化、机器人、自动检测、机电一体化、人工智能、电子与电气工程、计算机应用、信息工程等专业的本科教材，同时可以作为相关专业的研究生教材，也适用于从事现场总线与工业以太网控制系统设计的工程技术人员参考。
国内同类教材较多，但存在的问题是：要么理论性较强，工程实践少；要么工程实践介绍的过多，理论指导不够重视，不能做到理论与实践相结合。另外，内容较杂、较陈旧，现场总线与工业以太网中涉及到的新技术、新理论、新知识等没有讲到。本教材做到了理论与实践相结合，做到了把复杂事情简单化，重点突出。重点讲解了计现场总线与工业以太网涉及到的新技术、新理论、新知识。特别介绍了基于工业以太网和现场总线技术的新型控制系统。
经过二十多年的发展，现场总线已经成为工业控制系统中重要的通信网络，并在不同的领域和行业得到了广泛的应用。近几年，无论是在工业、电力、交通，还是在机器人等运动控制领域，工业以太网得到了迅速发展和应用。
在汽车领域，随着人们对数据传输带宽要求的增加，传统的CAN总线由于带宽的限制难以满足这种增加的需求。此外为了缩小CAN网络（*大1Mbit/s）与FlexRay（*大10Mbit/s）网络的带宽差距，BOSCH公司2011年推出了CAN FD方案。
由于CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate）现场总线具有可变速率且数据长度*大可以为64字节的特点，克服了CAN现场总线通信速率低且数据长度*大只有8字节的缺点，CAN FD现场总线在工业控制及汽车领域得到了广泛的应用。
EtherCAT是由德国BECKHOFF自动化公司于2003年提出的实时工业以太网技术。它具有高速和高数据有效率的特点，支持多种设备连接拓扑结构。其从站节点使用专用的控制芯片，主站使用标准的以太网控制器。EtherCAT 是一项高性能、低成本、应用简易、拓扑灵活的工业以太网技术，并于2007年成为国际标准。EtherCAT 技术协会（ETG，EtherCAT Technology Group）负责推广EtherCAT技术和对该技术的持续研发。
EtherCAT扩展了 IEEE802.3 以太网标准，满足了运动控制对数据传输的同步实时要求。它充分利用了以太网的全双工特性，并通过“On Fly”模式提高了数据传送的效率。
EtherCAT 工业以太网技术在全球多个领域得到广泛应用。如机器控制、测量设备、医疗设备、汽车和移动设备以及无数的嵌入式系统中。
本书共分十章。第一章介绍了现场总线与工业以太网及国内外流行的现场总线与工业以太网；第二章详述了CAN控制器局域网的技术规范、CAN通信控制器、CAN收发器和CAN智能测控节点的设计实例；第三章详述了CAN FD通信协议和CAN FD控制器MCP2517FD；第四章详述了CiA601规范、CAN FD高速收发器、CAN FD收发器隔离器件和MCP2517FD的应用程序设计；第五章详述了PROFIBUS通信协议、PROFIBUS通信控制器SPC3和ASPC2及网络接口卡和PROFIBUS-DP从站的设计；第六章讲述了EtherCAT工业以太网、EtherCAT物理拓扑结构、EtherCAT数据链路层、EtherCAT应用层、EtherCAT系统组成及KUKA机器人应用案例；第七章首先介绍了EtherCAT从站控制器的功能与通信协议，然后详述了EtherCAT从站控制器的BECKHOFF解决方案、EtherCAT从站控制器ET1100、EtherCAT从站控制器的数据链路控制、EtherCAT从站控制器的应用层控制、EtherCAT从站控制器的存储同步管理、EtherCAT从站信息接口（SII）和EtherCAT分布时钟；第八章详述了基于ET1100的EtherCAT从站总体结构、微控制器与ET1100 的接口电路设计、ET1100 的配置电路设计、EtherCAT从站以太网物理层 PHY器件、10/100BASE-TX/FX的物理层收发器KS8721、ET1100与KS8721BL的接口电路和直接I/O控制EtherCAT从站硬件电路设计；第九章讲述了EtherCAT主站分类、TwinCAT3 EtherCAT主站、IgH EtherCAT主站、IEC61800-7通信接口标准、CoE、CANopen驱动和运动控制设备行规；第十章讲述了EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构、EtherCAT从站驱动和应用程序的设计实例、EtherCAT通信中的数据传输过程、EtherCAT主站软件的安装和EtherCAT从站的开发调试。
李正军，男，1984年7月毕业于山东大学数学系，同年留原山东大学数学系任教；1987年10月调入原山东工业大学自动化系任教，1997年10月晋升为副教授，2003年10月晋升为山东大学控制科学与工程学院教授，并担任“211工程”重点建设项目“现场总线技术实验室”负责人、控制学院微机课程负责人，硕士研究生导师，山东大学优秀教师。中国电气工业协会设备网现场总线分会理事、中华人民共和国机械行业标准《低压电气通信规约》审稿人，全国电器设备网络通信接口标准化委员会委员。设计的产品在国内外市场具有很大的影响，所指导的学生在国内外各大公司担任重要岗位，并具有丰厚的待遇。
第1章 现场总线与工业以太网概述
1.1 现场总线概述
1.1.1 现场总线的产生
1.1.2 现场总线的本质
1.1.3 现场总线的特点和优点
1.1.4 现场总线标准的制定
1.1.5 现场总线的现状
1.1.6 现场总线网络的实现
1.2 工业以太网概述
1.2.1 以太网技术
1.2.2 工业以太网技术
1.2.3 工业以太网通信模型
1.2.4 工业以太网的优势
1.2.5 实时以太网
1.2.6 实时工业以太网模型分析
1.2.7 几种实时工业以太网的比较
1.3 现场总线简介
1.3.1 FF
1.3.2 CAN和CAN FD
1.3.3 DeviceNet
1.3.4 LonWorks
1.3.5 PROFIBUS
1.3.6 CC-Link
1.3.7 ControlNet
1.4 工业以太网简介
1.4.1 EtherCAT
1.4.2 SERCOS
1.4.3 Ethernet POWERLINK
1.4.4 PROFInet
1.4.5 EPA
习题
第2章 CAN现场总线
2.1 CAN的特点
2.2 CAN的技术规范
2.2.1 CAN的基本概念
2.2.2 CAN的分层结构
2.2.3 报文传送和帧结构
2.2.4 错误类型和界定
2.2.5 位定时与同步的基本概念
2.2.6 CAN总线的位数值表示与通信距离
2.3 CAN独立通信控制器SJA1000
2.3.1 SJA1000内部结构
2.3.2 SJA1000引脚功能
2.3.3 SJA1000工作模式
2.3.4 BasicCAN功能介绍
2.3.5 PeliCAN功能介绍
2.3.6 BasicCAN和PeliCAN的公用寄存器
2.4 CAN总线收发器
2.4.1 PCA82C250/251CAN总线收发器
2.4.2 TJA1051系列CAN总线收发器
2.5 CAN总线节点设计实例
2.5.1 CAN总线硬件设计
2.5.2 CAN软件软件设计
习题
第3章 CAN FD现场总线
3.1 CAN FD通信协议
3.1.1 CAN FD概述
3.1.2 CAN和CAN FD报文结构
3.1.3 从传统的 CAN升级到 CAN FD
3.2 CAN FD控制器MCP2517FD
3.2.1 MCP2517FD概述
3.2.2 MCP2517FD的功能
3.2.3 MCP2517FD引脚说明
3.2.4 CAN FD控制器模块
3.2.5 MCP2517FD的存储器构成
3.2.6 MCP2517FD特殊功能寄存器
3.2.7 CAN FD控制器模块SFR
3.2.8 报文存储器
3.2.9 SPI接口
3.2.10 SFR访问
3.2.11 报文存储器访问
3.2.12 带CRC的SPI命令
3.2.13 微控制器与MCP2517FD的接口电路
习题
第4章 CAN FD应用系统设计
4.1 CiA601
4.1.1 CAN FD物理接口的实现
4.1.2 CAN FD主机控制器接口的实现
4.1.3 CAN FD系统设计规范
4.2 CAN FD高速收发器
4.2.1 TJA1057高速CAN收发器
4.2.2 MCP2561/2FD高速CAN灵活数据速率收发器
4.3 CAN FD收发器隔离器件
4.3.1 HCPL-772X和HCPL-072X高速光耦合器
4.3.2 CTM3MFD/CTM5MFD隔离CAN FD 收发器
4.4 MCP2517FD的应用程序设计
4.4.1 MCP2517FD初始化程序
4.4.2 MCP2517FD接收报文程序
4.4.3 MCP2517FD发送报文程序
4.4.4 MCP2517FD通信程序应用实例
习题
第5章 PROFIBUS-DP现场总线
5.1 PROFIBUS概述
5.2 PROFIBUS的协议结构
5.2.1 PROFIBUS-DP的协议结构
5.2.2 PROFIBUS-FMS的协议结构
5.2.3 PROFIBUS-PA的协议结构
5.3 PROFIBUS-DP现场总线系统
5.3.1 PROFIBUS-DP的三个版本
5.3.2 PROFIBUS-DP系统组成和总线访问控制
5.3.3 PROFIBUS-DP系统工作过程
5.4 PROFIBUS-DP的通信模型
5.4.1 PROFIBUS-DP的物理层
5.4.2 PROFIBUS-DP的数据链路层（FDL）
5.4.3 PROFIBUS-DP的用户层
5.4.4 PROFIBUS-DP用户接口
5.5 PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信
5.5.1 概述
5.5.2 DP设备类型
5.5.3 DP设备之间的数据通信
5.5.4 PROFIBUS-DP循环
5.5.5 采用交叉通信的数据交换
5.5.6 设备数据库文件（GSD）
5.6 PROFIBUS通信用ASICs
5.6.1 DPC31从站通信控制器
5.6.2 SPC3从站通信控制器
5.6.3 SPC41从站通信控制器
5.6.4 SIM1-2介质连接单元
5.6.5 ASPC2主站通信控制器
5.6.6 ASICs应用设计概述
5.7 PROFIBUS-DP从站通信控制器SPC3
5.7.1 SPC3功能简介
5.7.2 SPC3引脚说明
5.7.3 SPC3存储器分配
5.7.4 PROFIBUS-DP接口
5.7.5 SPC3输入输出缓冲区的状态
5.7.6 通用处理器总线接口
5.7.7 SPC3的UART接口
5.7.8 PROFIBUS-DP接口
5.8 主站通信控制器ASPC2与网络接口卡
5.8.1 ASPC2介绍
5.8.2 CP5611网络接口卡
5.9 PROFIBUS-DP从站的设计
5.9.1 PROFIBUS-DP从站的硬件设计
5.9.2 PROFIBUS-DP从站的软件设计
5.9.3 SPC3的编程要点
习题
第6章 EtherCAT工业以太网
6.1 EtherCAT概述
6.2 EtherCAT物理拓扑结构
6.3 EtherCAT数据链路层
6.3.1 EtherCAT数据帧
6.3.2 寻址方式
6.3.3 通信模式
6.3.4 存储同步管理器SM
6.4 EtherCAT应用层
6.4.1 通信模型
6.4.2 从站
6.4.3 主站
6.4.4 EtherCAT设备行规
6.5 EtherCAT系统组成
6.5.1 EtherCAT网络架构
6.5.2 EtherCAT主站组成
6.5.3 EtherCAT从站组成
6.6 KUKA机器人应用案例
第7章 EtherCAT从站控制器ET1100
7.1 EtherCAT从站控制器概述
7.1.1 EtherCAT从站控制器功能块
7.1.2 EtherCAT协议
7.1.3 帧处理
7.1.4 FMMU
7.1.5 同步管理器
7.2 EtherCAT从站控制器的BECKHOFF解决方案
7.2.1 BECKHOFF提供的EtherCAT从站控制器
7.2.2 EtherCAT从站控制器存储空间
7.2.3 EtherCAT从站控制器特征信息
7.3 EtherCAT从站控制器ET1100
7.3.1 ET1100概述
7.3.2 ET1100引脚介绍
7.3.3 ET1100的PDI信号
7.3.4 ET1100的电源
7.3.5 ET1100的时钟源
7.3.6 ET1100的RESET信号
7.3.7 ET1100的RBIAS信号
7.3.8 ET1100的配置引脚信号
7.3.9 ET1100的物理端口和PDI引脚信号
7.3.10 ET1100的MII接口
7.3.11 ET1100的EBUS / LVDS接口
7.3.12 ET1100的PDI描述
7.3.13 ET1100的SPI从接口
7.3.14 ET1100的异步8/16位微控制器接口
7.4 EtherCAT从站控制器的数据链路控制
7.4.1 EtherCAT从站控制器的数据帧处理
7.4.2 EtherCAT从站控制器的通信端口控制
7.4.3 EtherCAT从站控制器的数据链路错误检测
7.4.4 EtherCAT从站控制器的数据链路地址
7.4.5 EtherCAT从站控制器的逻辑寻址控制
7.5 EtherCAT从站控制器的应用层控制
7.5.1 EtherCAT从站控制器的状态机控制和状态
7.5.2 EtherCAT从站控制器的中断控制
7.5.3 EtherCAT从站控制器的WDT控制
7.6 EtherCAT从站控制器的存储同步管理
7.6.1 EtherCAT从站控制器存储同步管理器
7.6.2 SM通道缓存区的数据交换
7.6.3 SM通道邮箱数据通信模式
7.7 EtherCAT从站信息接口（SII）
7.7.1 EEPROM中的信息
7.7.2 EEPROM的操作
7.7.3 EEPROM操作的错误处理
7.8 EtherCAT分布时钟
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