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本書秉承“新工科”理念，從科研、教學(xué)和工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，全面系統(tǒng)地講述了現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
本書首次在國內(nèi)教科書中詳細(xì)講述了CAN FD高速現(xiàn)場總線和在機(jī)器人等運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)。
全書共分10章，主要內(nèi)容包括：現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)概論、 CAN 現(xiàn)場總線、CAN FD現(xiàn)場總線、CAN FD應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線、EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)、EtherCAT從站控制器ET1100、基于ET1100的EtherCAT從站硬件設(shè)計(jì)、EtherCAT主站與伺服驅(qū)動(dòng)器控制應(yīng)用協(xié)議、EtherCAT從站驅(qū)動(dòng)程序與開發(fā)調(diào)試。全書內(nèi)容豐富，體系先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，理論與實(shí)踐相結(jié)合，尤其注重工程應(yīng)用技術(shù)。
本書是在作者教學(xué)與科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合二十年現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展編寫而成的。
本書可作為高等院校各類自動(dòng)化、機(jī)器人、自動(dòng)檢測、機(jī)電一體化、人工智能、電子與電氣工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、信息工程等專業(yè)的本科教材，同時(shí)可以作為相關(guān)專業(yè)的研究生教材，也適用于從事現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。

經(jīng)過二十多年的發(fā)展，現(xiàn)場總線已經(jīng)成為工業(yè)控制系統(tǒng)中重要的通信網(wǎng)絡(luò)，并在不同的領(lǐng)域和行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年，無論是在工業(yè)、電力、交通，還是在機(jī)器人等運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，工業(yè)以太網(wǎng)得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用。
在汽車領(lǐng)域，隨著人們對數(shù)據(jù)傳輸帶寬要求的增加，傳統(tǒng)的CAN總線由于帶寬的限制難以滿足這種增加的需求。此外為了縮小CAN網(wǎng)絡(luò)（*大1Mbit/s）與FlexRay（*大10Mbit/s）網(wǎng)絡(luò)的帶寬差距，BOSCH公司2011年推出了CAN FD方案。
由于CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate）現(xiàn)場總線具有可變速率且數(shù)據(jù)長度*大可以為64字節(jié)的特點(diǎn)，克服了CAN現(xiàn)場總線通信速率低且數(shù)據(jù)長度*大只有8字節(jié)的缺點(diǎn)，CAN FD現(xiàn)場總線在工業(yè)控制及汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
EtherCAT是由德國BECKHOFF自動(dòng)化公司于2003年提出的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。它具有高速和高數(shù)據(jù)有效率的特點(diǎn)，支持多種設(shè)備連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其從站節(jié)點(diǎn)使用專用的控制芯片，主站使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器。EtherCAT 是一項(xiàng)高性能、低成本、應(yīng)用簡易、拓?fù)潇`活的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，并于2007年成為國際標(biāo)準(zhǔn)。EtherCAT 技術(shù)協(xié)會(huì)（ETG，EtherCAT Technology Group）負(fù)責(zé)推廣EtherCAT技術(shù)和對該技術(shù)的持續(xù)研發(fā)。
EtherCAT擴(kuò)展了 IEEE802.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，滿足了運(yùn)動(dòng)控制對數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐綄?shí)時(shí)要求。它充分利用了以太網(wǎng)的全雙工特性，并通過“On Fly”模式提高了數(shù)據(jù)傳送的效率。
EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在全球多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如機(jī)器控制、測量設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、汽車和移動(dòng)設(shè)備以及無數(shù)的嵌入式系統(tǒng)中。
本書共分十章。第一章介紹了現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)及國內(nèi)外流行的現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)；第二章詳述了CAN控制器局域網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器和CAN智能測控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)實(shí)例；第三章詳述了CAN FD通信協(xié)議和CAN FD控制器MCP2517FD；第四章詳述了CiA601規(guī)范、CAN FD高速收發(fā)器、CAN FD收發(fā)器隔離器件和MCP2517FD的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；第五章詳述了PROFIBUS通信協(xié)議、PROFIBUS通信控制器SPC3和ASPC2及網(wǎng)絡(luò)接口卡和PROFIBUS-DP從站的設(shè)計(jì)；第六章講述了EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)、EtherCAT物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層、EtherCAT應(yīng)用層、EtherCAT系統(tǒng)組成及KUKA機(jī)器人應(yīng)用案例；第七章首先介紹了EtherCAT從站控制器的功能與通信協(xié)議，然后詳述了EtherCAT從站控制器的BECKHOFF解決方案、EtherCAT從站控制器ET1100、EtherCAT從站控制器的數(shù)據(jù)鏈路控制、EtherCAT從站控制器的應(yīng)用層控制、EtherCAT從站控制器的存儲(chǔ)同步管理、EtherCAT從站信息接口（SII）和EtherCAT分布時(shí)鐘；第八章詳述了基于ET1100的EtherCAT從站總體結(jié)構(gòu)、微控制器與ET1100 的接口電路設(shè)計(jì)、ET1100 的配置電路設(shè)計(jì)、EtherCAT從站以太網(wǎng)物理層 PHY器件、10/100BASE-TX/FX的物理層收發(fā)器KS8721、ET1100與KS8721BL的接口電路和直接I/O控制EtherCAT從站硬件電路設(shè)計(jì)；第九章講述了EtherCAT主站分類、TwinCAT3 EtherCAT主站、IgH EtherCAT主站、IEC61800-7通信接口標(biāo)準(zhǔn)、CoE、CANopen驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備行規(guī)；第十章講述了EtherCAT從站驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序代碼包架構(gòu)、EtherCAT從站驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)實(shí)例、EtherCAT通信中的數(shù)據(jù)傳輸過程、EtherCAT主站軟件的安裝和EtherCAT從站的開發(fā)調(diào)試。

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