CODESYS功能 - EtherCAT固件更新

本文介绍在 CODESYS 体系中更新 EtherCAT 从站固件的方法。

固件

EtherCAT 上的站点分两种：主站（控制器等）和从站（驱动器等）。两者的更新方法不同：

种类	更新方法	执行者
主站应用（.app）	CODESYS IDE 下载，或手动替换启动应用	CODESYS runtime
从站（驱动器固件等）	经 EtherCAT 总线传输文件	PLC 程序与上位机配合

主站的更新方法，前一篇《CODESYS功能原理 - 下载与启动》有所介绍，不再赘述。

从站的固件更新，其核心为：把固件文件通过 EtherCAT 邮箱协议分块写入从站，由从站自行完成校验、烧写和重启。

从站固件升级的几种实现

从站固件升级有三种实现方式，按使用场景选择：

路径	做法
配置工具手动升级	在 CODESYS IDE 主站配置工具的从站在线页面中，选择固件文件下发
厂商专用工具	使用驱动器厂商提供的升级工具，按其手册操作
程序化集成	将升级功能做入上位机和 PLC 程序，由操作人员一键执行

前两种不需要开发。其中用 CODESYS IDE 主站配置升级时，需先在从站的设备配置页勾选 专家设置：

登录连接后，点击从站，就会出现「在线」选项卡，在其中选择固件文件下发。

如需自行控制升级流程，可将上位机与 PLC 程序配合，经总线把固件分块传给从站——常见的传输协议是FoE。

FoE 协议背景

EtherCAT 从站有两条通信通道：周期性过程数据（PDO，实时 IO，每周期固定交换）和非周期性邮箱消息（SDO，按需收发，传参数和文件）。固件文件走邮箱通道，邮箱协议族包含以下几个常用成员：

协议	用途
CoE	CANopen over EtherCAT，读写对象字典（SDO）
FoE	File over EtherCAT，传输文件
EoE	Ethernet over EtherCAT，传输网络帧

固件文件通过 FoE 传输，需要先切换状态：主站发起请求，从站从正常运行（OP）状态切换到 Bootstrap状态，随后主站分块发送固件，从站接收、校验、烧写，完成后重启（Reboot），回到正常状态。

系统分工

完整的固件更新功能由三方配合完成，各自的职责是：

• 上位机：固件文件的管理与传输（经 SSH/scp 等网络方式送到控制器）、升级指令下发、进度显示与记录；
• 控制器：升级流程的执行者——保存固件、按状态机分块发送 FoE 数据、上报状态和进度，同时承担安全联锁；
• 驱动器：接收文件、校验、写入 Flash（可能有 AB 分区）、重启生效。

一次完整升级过程中三方的交互时序如下：

控制器侧流程

控制器侧的流程就是一个状态机：一步一态、每个状态有超时、每步有错误码，划分如下：

升级是否成功，以回读版本与目标版本一致为准。

多设备升级

如多台设备，常见做法是等所有设备的固件都传输完毕，再从链路末端向首端逐台重启，重启时需要等一会。

多设备升级的前提，要设置 EtherCAT_Master_SoftMotion.StartConfigWithLessDevice := TRUE; // 允许缺失启动，否则一台重启了，总线就断开了

安全联锁

烧写 Flash 时，驱动器的处理器被擦写操作占用，控制环暂停，功率级输出不再受控——此时若电机仍处于使能状态，会失去控制。因此升级前必须断使能，升级过程中禁止任何运动。

收到升级指令后，PLC 先执行联锁检查：

1. 目标设备（必要时整条链路）全部断使能，并确认无残余使能状态；
2. 设置“升级中”全局标志，拦截所有运动指令入口；
3. 每个状态设置超时，超时即按失败退出并给出错误码，不留悬挂状态。

实施要点

保留回退手段：旧版本固件文件应保留，新版本在现场出现问题时可以刷回。