EtherCAT 是一种开放的实时以太网通讯协议，由德国倍福自动化有限公司研发。EtherCAT 因其高性能、低成本、易于使用的特点，在工业领域获得了广泛应用。
ZCU102评估套件则是专为汽车、工业、视频以及通信应用而设计。这款套件基于Xilinx 16nm FinFET+ 可编程逻辑架构的Zynq® UltraScale+™ MPSoC器件，包含了四核ARM® Cortex®-A53、双核Cortex-R5F实时处理器以及Mali™-400 MP2图像处理单元。它为各种应用开发提供了主要的外设及接口支持。
本文将详细介绍KPA EtherCAT主站在ZCU102平台的移植与测试过程。EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一种高性能的工业通信协议，其扩展了IEEE 802.3以太网标准，具有可预测性定时、高精度同步等特点。这款协议广泛应用于机械设计及运动控制等应用中。
接下来详细介绍KPA EtherCAT主站软件：
KPA EtherCAT主站软件根据不同功能提供了Basic、Standard、Premium以及Extension四个版本的主站协议栈。除了支持ETG1500定义的Class A和Class B两种主站类型外，KPA还支持数据记录和报文、设置不同的访问权限、多主站冗余、线缆冗余、热插拔等拓展功能。
KPA主站协议栈采用模块化的架构，可以实现特殊项目应用。它使得主站可以自由扩展以适应不同大小的应用程序、可以移植到不同的操作系统和各种各样的硬件平台。每个模块可以单独定制或二次开发，而不会其他模块的完整性。
接下来介绍KPA EtherCAT主站的冗余技术：
与其他基于以太网的工业接口不同，EtherCAT使用hop-to-hop通信协议。该功能不仅旨在有效地利用总线吞吐量，而且对于容错也非常有用。连接到总线的任何设备都可以透明地获取或嗅探总线主站和从站之间传输的数据。
KPA EtherCAT Master 利用此边缘效应引入了另一个总线主控或多个主控。在正常操作期间，冗余主站是被动的，能够嗅探数据但不能输入自己的报文。当活动主站出现故障时，被动主站可以立即接管控制，发送自己的报文，成为有故障主站的替换。
关于KPA EtherCAT主站的硬件部分：
主站硬件主要由三部分组成：ZCU102主站开发板及外扩的FMC网卡。KPA MAC IPcore在PL端构建了FPGA网卡，FreeRTOS master既可以运行在R5 CPU中也可以运行在A53 CPU中。需要一台PC通过串口终端来实现操作系统指令输入。PC端上的EtherCAT网络诊断配置工具KPA EtherCAT Studio通过RPC服务连接ZCU102主站板，可以实现对主站和从站的配置，并生成网络配置文件。
至于软件编译及程序创建运行部分，过程较为复杂，涉及到多个文件和路径的操作，以及Xilinx XSCT tool等工具的使用。建议在实际操作时仔细阅读相关文档或教程以避免出错。
关于EtherCAT主站性能测试，主要关注主站通讯周期（circle time）是否稳定以及抖动情况。可以设置不同的主站周期进行测试，并使用Wireshark等抓包工具进行报文分析。针对每个周期性报文，包含三个子报文和一个DC相关的ARMW命令，通过对这些数据的分析，可以评估主站性能。