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C++ SDK 概述

Header-Only C++17 封装库, 命名空间 darra::ethercat。RAII 生命周期、移动语义、std::function 回调、std::optional 返回、异常处理。

当前版本 2.7.x

本文档对应 SDK 2.7.x (新增异步隔离层与 RT 进程隔离 API)。2.5.x 的 MDP 进 OP 自动编排、per-group WKC 访问器、从站邮箱健康度可观测等能力保留, 各章节标注"2.5.x 新增 / 接口变更"。

与 C API 的对比​

特性C APIC++ SDK
资源管理手动 Dispose / CloseRAII 析构自动释放
类型安全void* 句柄强类型类
回调机制函数指针std::function + Lambda
错误处理返回值检查异常 (DarraException)
字符串char* + 手动释放std::string 自动管理
数据容器原始指针 + 长度std::vector / std::optional
从站访问API(handle, index, ...)master.GetSlave(1).GetCoE().SDORead(...)
拷贝语义无限制禁止拷贝, 仅支持移动
#include "ethercat.hpp"
using namespace darra::ethercat;

int main() {
    EtherCATMaster master(dll);
    master.SetNetwork("\\Device\\NPF_{...}");
    master.Build();
    master.SetState(EcState::OP);
    master.Start();

    master.Events().SetPDOCallbackSync([&](uint16_t mi) {
        auto& s = master.GetSlave(1);
        auto* input  = s.InputDataPointer();
        auto* output = s.OutputDataPointer();
    });

    // 离开作用域, 析构自动 Stop + Dispose
}

安装​

从 下载页面 获取 SDK 包 (含头文件与运行时库)。

#include "ethercat.hpp"

CMake 配置:

add_executable(my_app main.cpp)
target_compile_features(my_app PRIVATE cxx_std_17)
target_include_directories(my_app PRIVATE ${SDK_PATH}/include)

环境要求​

项目要求
操作系统Windows 10/11 / Linux
编译器MSVC 2019+, GCC 7+, Clang 10+
C++ 标准C++17 或更高
权限管理员 / root

需安装实时内核驱动 (随安装包, 见 Windows 驱动)。

快速开始​

使用 Darra 配置工具
  1. 打开 Darra 配置工具, 扫描 EtherCAT 网络
  2. 配置从站参数 (PDO 映射、DC 设置等)
  3. 导出 DENI 配置文件
  4. 在代码中加载 DENI 文件初始化主站
#include <iostream>
#include <darra/ethercat.hpp>

int main() {
    // ★ 推荐方式: 使用 DENI 文件 (Darra 配置工具一键导出)
    darra::dll_t dll;
    darra::EtherCATMaster master(dll);          // 构造需传 dll_t&
    master.SetENI("C:\\EtherCAT\\MyProject.deni")
          .Build();                              // SetENI 后必须 Build()
    master.SetState(darra::EcState::OP);

    auto& slave = master.GetSlave(1);
    auto data = slave.GetCoE().SDORead(0x6041, 0x00);   // GetCoE(), 不是 coe()
    if (data.size() >= 2) {
        uint16_t status = data[0] | (data[1] << 8);
        std::cout << "Statusword=0x" << std::hex << status << "\n";
    }
    return 0;  // RAII 自动析构
}

备选方式: 自动搜索网卡 (无 DENI 时)​

不使用 DENI 时, 用 GetNetworkInfo() 自动扫描所有网卡, 取有从站的那张:

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <darra/ethercat.hpp>

int main() {
    dll_t dll;
    // 扫所有 NIC 并探测从站数 (耗时 ~500ms-1.5s)
    auto nets = darra::ethercat::GetAvailableNetworks(dll, /*isRedundant=*/false,
                                                      /*needSlaveCount=*/true);

    // 选有从站的 NIC (AvailableNetworkInfo.slaveCount)
    auto it = std::find_if(nets.begin(), nets.end(),
                           [](const auto& n){ return n.slaveCount > 0; });
    if (it == nets.end()) {
        std::cerr << "未发现 EtherCAT 网络\n";
        return -1;
    }
    std::cout << "找到: " << it->desc << " (从站 " << it->slaveCount << " 台)\n";

    darra::EtherCATMaster master(dll);
    master.SetNetwork(it->name);
    master.Build();
    master.SetState(darra::EcState::OP);
    return 0;
}
何时用哪种
  • DENI — 生产环境, 一行加载 ESI/PDO/DC 全套参数, 推荐.
  • 自动搜索 — 演示 / 工具类应用 / 不需要预配置启动参数的场景.

功能概览​

功能C++ 类说明
主站管理EtherCATMasterBuilder 模式初始化、状态机、配置、RAII 生命周期
从站访问Slave80+ PascalCase 属性方法、状态、看门狗
PDO 读写SlavePDO零拷贝 PDO 数据指针访问
CoECoESDORead / SDOWrite 及类型化版本
CiA 401CiA401通用 I/O 协议
CiA 402CiA402伺服驱动器协议, Enable / Disable / FaultReset
SoESoESERCOS 参数读写及类型化版本
FoEFoE文件传输 (Download / Upload)
EoEEoE以太网隧道 (IP / MAC 配置、帧收发)
AoEAoEADS 协议 (ReadWrite / SendCommand)
VoEVoE厂商协议 (Send / Receive / SendAndReceive)
FSoEFSoE功能安全 (Initialize / ReadSafeInput / WriteSafeOutput)
MDPMDP模块化设备配置, 进 OP 自动编排 (ETG.5001)
诊断Diagnostics通信统计、PDO 丢帧、冗余状态、per-group WKC
配置MasterConfig周期时间、看门狗、VLAN、帧优先级等

核心设计理念​

RAII 自动资源管理 — EtherCATMaster 在析构时自动调用 Stop() + Dispose(), 无需手动管理生命周期。

延迟初始化 — 从站协议子对象 (CoE / SoE / FoE 等) 采用延迟创建模式, 首次访问时才分配:

auto& s = master.GetSlave(1);
s.GetCoE();    // 首次调用, 创建 CoE 对象
s.GetCoE();    // 后续调用, 返回已缓存的对象

移动语义 — EtherCATMaster 支持移动但禁止拷贝, 确保资源唯一所有权:

EtherCATMaster master1(dll);
EtherCATMaster master2 = std::move(master1);
// master1 现在无效, master2 拥有资源

多实例支持 — 每个 EtherCATMaster 管理独立的 EtherCAT 总线, 使用不同网卡:

EtherCATMaster master1(dll);
master1.SetNetwork("adapter1");
master1.Build();

EtherCATMaster master2(dll);
master2.SetNetwork("adapter2");
master2.Build();
多实例要求
  • 每个实例必须使用不同的网卡 — 同一网卡不能被多个实例同时使用
  • CPU 核心自动分配 — 每个实例自动占用不同的 CPU 核心

C++ 特有语法糖​

除标准 API 外, C++ SDK 在 darra::sugar 命名空间提供一组利用 C++ 语言特性的可选扩展. 包含 <sugar/sugar.hpp> 一行引入全部. 详见 C++ 特有语法糖 — 包含 ScopedStart/State/LockIO RAII 守护 / SlavesView STL 友好迭代 / sugar::slave_opt(master, i) 返回 std::optional<std::reference_wrapper<Slave>> / master[1] operator overload / auto [vendor, product, rev] = darra::sugar::identity_tuple(slave) structured binding / std::string_view 零拷贝字符串参数 / StartAsync/StopAsync std::future 异步 / C++20 concepts (条件编译). 这些是可选的, 不影响标准 API 使用.

自动健康检查​

master.Build() 启动时自动校验驱动版本与 RT 核隔离, 不匹配写 Warning。

错误码本地化​

AL Status 描述双语, 默认英文, 中文接口给 UI:

using namespace darra::ethercat::statics;

std::string en = al_status_description(code);    // English
auto drv = DriverVersionHelper::get(dll);        // 内核驱动版本 (需传 dll_t&)

版本兼容​

当前 SDK 2.7.x。PATCH 兼容、MINOR/MAJOR 必须重装配套驱动 —— 详见 SDK 版本兼容。