Toggle navigation
首页
问答
文章
积分商城
专家
专区
更多专区...
文档中心
返回主站
搜索
提问
会员
中心
登录
注册
EtherCAT
wireshark
Wireshark抓包EtherCAT报文
1.00
发布于 2025-05-09 13:39:25 浏览:45
订阅该版
[tocm] > 在使用TwinCAT测试EtherCAT EOE功能时,我们会发现正常是无法使用Wireshark去进行网络抓包抓取EtherCAT报文的,今天这篇文章就带大家来上手EtherCAT抓包方式。 ## 准备环境 硬件环境: * EtherKit开发板 * 网线一根 * Type-C USB线一根 软件环境 * TwinCAT3 * RT-Thread studio * wireshark ## EtherCAT EOE工程下载 首先 RT-Thread studio 安装 EtherKit SDK 包,然后新建一个示例工程:etherkit_ethercat_eoe,编译并下载程序;  将电脑一端网线连接至 EtherKit 的 ETH0,同时修改以太网适配器IP保持与从站IP在同一网段下:  观察开发板串口状态,此时可以看到 eoe app 已经正常运行了:  ## TwinCAT3 模拟EtherCAT主站启动 在启动 TwinCAT3过程中还需要配置ESI文件及安装Twin CAT驱动,可参考[EtherKit用户手册](https://gitee.com/RT-Thread-Studio-Mirror/sdk-bsp-rzn2l-etherkit/raw/master/docs/EtherKit_User_Manual.pdf),此处不再详述; 接下来我们主站扫描从站设备,并激活该从站设备:  激活从站设备后可以看到 EtherKit 开发板板载以太网指示灯正常工作,同时默认从站DC模式为 SM-Synchron :  ## TwinCAT3配置DC-Synchron 首先我们需要开启 wireshark 抓包支持,右键点击 Device,在 Adapter 中勾选 Promiscuous Mode(use with Wireshark only)来开启混杂模式;  接着我们需要先切换DC模式,由默认的 SM-Synchron 模式切换为 DC-Synchron;  接着我们点击上方导航栏 TwinCAT->Restart TwinCAT(config Mode);  提示 Restart TwinCAT system in config Mode,点击确定;  shell再次提示 Load IO设备,点击确定;  然后点击激活;  接着我们再切换回 SM-Synchron,并打开wireshark,选择对应的网卡设备,此时就可以看到ECAT报文了;  ## EtherCAT数据帧结构  EtherCAT数据直接使用以太网数据帧进行传输,帧类型为0x88A4。一个EtherCAT数据包括2个字节的数据头和44~1498字节的数据,其中数据区由一个或多个EtherCAT子报文组成,每个子报文对应独立的设备或从站存储区域; **EtherCAT帧结构定义** | 名称 | 含义 | | --------------------------- | ---------------------------------------- | | 目的地址 | 接收方MAC地址 | | 源地址 | 发送方MAC地址 | | 帧类型 | 0x88A4 | | EtherCAT 头:长度 | EtherCAT数据区长度,即所有子报文长度总和 | | EtherCAT 头:类型 | 1:表示与从站通信;其余保留 | | FCS(Frame Check Sequence) | 帧校验序列 | 每个EtherCAT子报文包括子报文头、数据域和相应的工作计数器(WKC,Working Counter);WKC记录了子报文被从站操作的次数,主站为每个通信服务子报文设置预期的WKC,发送子报文中的工作计数器初值为0,子报文被从站正确处理后,工作计数器将增加一个增量,主站比较返回子报文中的WKC和预期WKC来判断子报文是否被正确处理;WKC由ESC在处理数据帧的同时进行处理,不同的通信服务对WKC的增加方式不同; **EtherCAT子报文结构定义** | 名称 | 含义 | | ------ | ------------------------ | | 命令 | 寻址方式及读写方式 | | 索引 | 帧编码 | | 地址区 | 从站地址 | | 长度 | 报文数据区长度 | | R | 保留位 | | M | 后续报文标志 | | 状态位 | 中断到来标志 | | 数据区 | 子报文数据结构,用户定义 | | WKC | 工作计数器 | ## EtherCAT报文分析 ### 1.请求报文 首先我们设置过滤规则: ```c ecat.cmd==BRD && ecat.ado==0x130 ```  我们随机抓取一条BRD报文,主站向从站发送的偏移地址为 0x130 的报文,表示读取从站特定寄存器(如设备标识符、状态字等)的值。此类报文在系统初始化或状态监测中常被使用。 ### 2.应答报文 从站启动过程:主站依次向偏移地址 0x120 发送 1、2、4、8 命令,控制从站依次进入初始化(INIT)、预操作(PRE-OP)、安全模式(SAFE-OP)和操作模式(OP): ```c ecat.ado==0x120 && (ecat.adp==0x03e9 ||ecat.adp==0xffff) ``` 其中 ecat.adp == 0xffff 表示广播方式,主站向所有从站发送命令;而 ecat.adp==0x03e9(例如)表示特定从站地址(可根据实际地址修改)发送控制命令。 ### 3.控制命令与EOE报文过滤 我们使用如下过滤规则来抓取EtherCAT控制命令与以太网封装(EOE, Ethernet over EtherCAT)相关的报文: ```c (ecat.ado==0x120 || ecat_mailbox.eoe) && (ecat.adp==0x03e9 || ecat.adp==0xffff) ``` **解析说明** - `ecat.ado==0x120`:表示抓取访问地址偏移 `0x120` 的寄存器命令,此为 **从站状态控制寄存器**,主站通过它向从站发送模式切换指令(如INIT、PRE-OP、SAFE-OP、OP); - `ecat_mailbox.eoe`:表示抓取所有 **EOE协议封装的以太网数据**,EOE允许通过EtherCAT传输标准以太网帧(如TCP/IP、UDP); - `ecat.adp==0x03e9`:指定从站地址为 `0x03e9`(十进制1001),用于单个从站点对点通信; - `ecat.adp==0xffff`:表示广播命令,主站向所有从站同时发起操作。 **应用场景** 此过滤规则可用于同时监控: 1. **主站对某个从站(或全部从站)的工作模式控制行为**; 2. **通过EOE传输的数据帧**(常见于使用TCP/IP通信的EtherCAT从站,如带IP接口的远程IO模块或工业摄像头); 下面是使用Wireshark实际抓包情况:  ### 4. EtherCAT EOE抓包TCP报文 首先我们修改工程目录下的 src/hal_entry.c 文件,将该文件全部替换为如下代码: ```c /* * Copyright (c) 2006-2024, RT-Thread Development Team * * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 * * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-03-11 Wangyuqiang first version */ #include
#include "hal_data.h" #include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFSZ (1024) static const char send_data[] = "This is TCP Server from RT-Thread."; void hal_entry(void) { rt_kprintf("\nHello RT-Thread!\n"); rt_kprintf("==================================================\n"); rt_kprintf("This example project is an ethercat eoe routine!\n"); rt_kprintf("==================================================\n"); } static void tcpserv(void *parameter) { char *recv_data; /* 用于接收的指针,后面会做一次动态分配以请求可用内存 */ socklen_t sin_size; int sock, connected, bytes_received; struct sockaddr_in server_addr, client_addr; rt_bool_t stop = RT_FALSE; /* 停止标志 */ int ret; recv_data = rt_malloc(BUFSZ + 1); /* 分配接收用的数据缓冲 */ if (recv_data == RT_NULL) { rt_kprintf("No memory\n"); return; } /* 一个socket在使用前,需要预先创建出来,指定SOCK_STREAM为TCP的socket */ if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { /* 创建失败的错误处理 */ rt_kprintf("Socket error\n"); /* 释放已分配的接收缓冲 */ rt_free(recv_data); return; } /* 初始化服务端地址 */ server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(5000); /* 服务端工作的端口 */ server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; rt_memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero)); /* 绑定socket到服务端地址 */ if (bind(sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) { /* 绑定失败 */ rt_kprintf("Unable to bind\n"); /* 释放已分配的接收缓冲 */ rt_free(recv_data); return; } /* 在socket上进行监听 */ if (listen(sock, 5) == -1) { rt_kprintf("Listen error\n"); /* release recv buffer */ rt_free(recv_data); return; } rt_kprintf("\nTCPServer Waiting for client on port 5000...\n"); while (stop != RT_TRUE) { sin_size = sizeof(struct sockaddr_in); /* 接受一个客户端连接socket的请求,这个函数调用是阻塞式的 */ connected = accept(sock, (struct sockaddr *)&client_addr, &sin_size); /* 返回的是连接成功的socket */ if (connected < 0) { rt_kprintf("accept connection failed! errno = %d\n", errno); continue; } /* 接受返回的client_addr指向了客户端的地址信息 */ rt_kprintf("I got a connection from (%s , %d)\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port)); /* 客户端连接的处理 */ while (1) { /* 发送数据到connected socket */ ret = send(connected, send_data, strlen(send_data), 0); if (ret < 0) { /* 发送失败,关闭这个连接 */ closesocket(connected); rt_kprintf("\nsend error,close the socket.\r\n"); break; } else if (ret == 0) { /* 打印send函数返回值为0的警告信息 */ rt_kprintf("\n Send warning,send function return 0.\r\n"); } /* 从connected socket中接收数据,接收buffer是1024大小,但并不一定能够收到1024大小的数据 */ bytes_received = recv(connected, recv_data, BUFSZ, 0); if (bytes_received < 0) { /* 接收失败,关闭这个connected socket */ closesocket(connected); break; } else if (bytes_received == 0) { /* 打印recv函数返回值为0的警告信息 */ rt_kprintf("\nReceived warning,recv function return 0.\r\n"); closesocket(connected); break; } /* 有接收到数据,把末端清零 */ recv_data[bytes_received] = '\0'; if (strcmp(recv_data, "q") == 0 || strcmp(recv_data, "Q") == 0) { /* 如果是首字母是q或Q,关闭这个连接 */ closesocket(connected); break; } else if (strcmp(recv_data, "exit") == 0) { /* 如果接收的是exit,则关闭整个服务端 */ closesocket(connected); stop = RT_TRUE; break; } else { /* 在控制终端显示收到的数据 */ rt_kprintf("RECEIVED DATA = %s \n", recv_data); } } } /* 退出服务 */ closesocket(sock); /* 释放接收缓冲 */ rt_free(recv_data); return ; } static int tcpserv_app(void) { rt_thread_t tcps = rt_thread_create("tcpserv", tcpserv, RT_NULL, 2048, 18, 10); if(tcps != RT_NULL) { rt_thread_startup(tcps); } return 0; } MSH_CMD_EXPORT(tcpserv_app, a tcp server sample); ``` 编译下载后重新烧录程序并启动,在从站成功连接到主站后,执行 tcpserv_app 指令来启动一个 TCP Server:  同时我们打开 TCP 测试软件,配置 TCP 客户端,配置信息如下: * 目标IP:192.168.10.100(从站IP) * 目标端口:5000  同时打开 Wireshark ,查看 EtherCAT EOE网络下的 TCP报文能够被成功捕获:  ## 附录1 EtherCAT通信服务命令 EtherCAT 子报文所有的服务都是以主站操作描述的。数据链路层去规定了从站内部物理存储、读写和交换(读取并马上写入)数据的服务。读写操作和寻址方式共同决定了子报文的通信服务类型, 由子报文头中的命令字节表示: | 寻址方式 | 读写模式 | 命令名称和编号 | 解释 | WKC | | ------------ | ---------- | -------------- | ------------------------------------------------ | -------------------- | | **空指令** | - | NOP(0) | 没有操作 | 0 | | **顺序寻址** | 读数据 | APRD(1) | 主站使用顺序寻址从从站读取一定长度数据 | 1 | | | 写数据 | APWR(2) | 主站使用顺序寻址从从站写入一定长度数据 | 1 | | | 读写 | APRW(3) | 主站使用顺序寻址与从站交换数据 | 3 | | **设置寻址** | 读数据 | FPRD(4) | 主站使用设置寻址从从站读取一定长度数据 | 1 | | | 写数据 | FPWR(5) | 主站使用设置寻址从从站写入一定长度数据 | 1 | | | 读写 | FPRW(6) | 主站使用设置寻址与从站交换数据 | 3 | | **广播寻址** | 读数据 | BRD(7) | 主站从所有从站的物理地址读取数据并作逻辑或操作 | 与寻址到从站个数相关 | | | 写数据 | BWR(8) | 主站广播写入所有从站 | 与寻址到从站个数相关 | | | 读写 | BRW(9) | 主站与所有从站交换数据,对读取的数据做逻辑或操作 | 与寻址到从站个数相关 | | **逻辑寻址** | 读数据 | LRD(10) | 使用逻辑地址读取一定长度数据 | 与寻址到从站个数相关 | | | 写数据 | LWR(11) | 使用逻辑地址写入一定长度数据 | 与寻址到从站个数相关 | | | 读写 | LRW(12) | 使用逻辑寻址与从站交换数据 | 与寻址到从站个数相关 | | **顺序寻址** | 读,多重写 | ARMW(13) | 由从站读取数据,并写入以后所有从站的相同地址 | 与寻址到从站个数相关 | 主站接收到返回数据帧后,检查子报文中的WKC,如果不等于预期值,则表示此子报文没有被正确处理。子报文的WKC预期值与通信服务类型和寻址地址相关。子报文经过某一个从站时,如果是单独地读或写操作, WKC 加1 。如果是读写操作, 读成功时WKC加1,写成功时WKC 加2 ,读写全部完成时WKC加3,子报文由多个从站处理时, WKC是各个从站处理结果的累加。 ## 附录2 EtherCAT状态码 | 状态码 | 状态位 | | ----------------- | ------ | | INIT(初始化模式) | 0x01 | | PREOP(预操作模式) | 0x02 | | BOOT(BOOT模式) | 0x03 | | SAFEOP(安全模式) | 0x04 | | OP(操作模式) | 0x08 |
0
条评论
默认排序
按发布时间排序
登录
注册新账号
关于作者
加缪
这家伙很懒,什么也没写!
文章
15
回答
45
被采纳
5
关注TA
发私信
相关文章
1
wireshark检测不到TAP虚拟网卡
2
RRT+lwip的网络抓包
3
wireshar抓包分析,出现malformed packet :RSL
4
LWIP:电脑和板子可以互相ping通,但无法建立TCP连接?
5
RT-THRAD LWIP
6
wireshark如何抓取星火一号上rw007wifi模块发送的的数据包?
7
rt-thread有EtherCAT相关总线协议支持吗?
8
EtherCAT通讯时,怀疑是网络通讯抖动,造成了轮询方式通讯时收到的数据帧不对,请问是什么原因呢?也有人怀疑是RTT的时间精度不够导致的。
9
请教如何优化关闭中断时间
10
基于rtthread操作系统,有没有国产单片机实现ethercat的案例
推荐文章
1
RT-Thread应用项目汇总
2
玩转RT-Thread系列教程
3
国产MCU移植系列教程汇总,欢迎查看!
4
机器人操作系统 (ROS2) 和 RT-Thread 通信
5
五分钟玩转RT-Thread新社区
6
【技术三千问】之《玩转ART-Pi》,看这篇就够了!干货汇总
7
关于STM32H7开发板上使用SDIO接口驱动SD卡挂载文件系统的问题总结
8
STM32的“GPU”——DMA2D实例详解
9
RT-Thread隐藏的宝藏之completion
10
【ART-PI】RT-Thread 开启RTC 与 Alarm组件
热门标签
RT-Thread Studio
串口
Env
LWIP
SPI
AT
Bootloader
Hardfault
CAN总线
FinSH
ART-Pi
DMA
USB
文件系统
RT-Thread
SCons
RT-Thread Nano
线程
MQTT
STM32
RTC
FAL
rt-smart
I2C_IIC
cubemx
UART
ESP8266
WIZnet_W5500
BSP
ota在线升级
PWM
flash
packages_软件包
freemodbus
潘多拉开发板_Pandora
ADC
GD32
定时器
编译报错
flashDB
keil_MDK
socket
中断
rt_mq_消息队列_msg_queue
Debug
ulog
SFUD
msh
C++_cpp
at_device
本月问答贡献
出出啊
1524
个答案
343
次被采纳
小小李sunny
1444
个答案
290
次被采纳
张世争
818
个答案
179
次被采纳
crystal266
555
个答案
162
次被采纳
whj467467222
1222
个答案
149
次被采纳
本月文章贡献
出出啊
1
篇文章
1
次点赞
小小李sunny
1
篇文章
1
次点赞
张世争
1
篇文章
1
次点赞
crystal266
2
篇文章
1
次点赞
whj467467222
2
篇文章
1
次点赞
回到
顶部
发布
问题
投诉
建议
回到
底部