随着“中国制造2025”纲要的全面推进,现代高端制造业兴盛崛起,工业自动化控制技术持续进步。互联智能、分布协同的运动控制系统展现出强大的活力。然而,传统现场总线因其兼容性差、通信速率低而不能满足需求;与此同时,工业以太网以实时性高、通用性好、数据传输速度快、配套产品丰富等优势迅猛发展。倍福自动化(Beckhoff)公司研发的EtherCAT总线因其性能优异而备受青睐。为满足工业以太网技术在激光切割机高速高精度运动控制系统中的应用需求,本文深入学习EtherCAT协议原理,设计开发了一款基于ARM+ESC结构的从站系统。首先,通过查阅文献资料,讨论工业以太网与EtherCAT总线技术的发展现状,对比已有解决方案并根据自身项目需求确定从站系统方案,对EtherCAT协议原理按照其通信模型分层进行研究。在此基础上采用模块化理念进行硬件系统设计,使用LAN9252芯片作为从站控制器,实现EtherCAT的物理层与数据链路层;采用ST公司开发的STM32F407ZGT6作为从站微控制器,用以完成应用层协议和功能逻辑单元;设计外围电路对从站系统实际项目应用提供支持,包括电源、隔离驱动、差分通信等电路模块;设计制作从站控制器专用外壳,支持所开发系统产品化应用。其次,采用层次化理念进行软件设计与代码实现。按运行流程将软件部分划分为初始化模块和主循环函数模块,主循环又由通信协议栈、应用层协议和逻辑功能函数组成。本文阐述了相关程序的原理与流程,在所开发硬件电路上对软件程序进行实现与验证。最后,在完成系统硬件开发软件设计的基础上,搭建测试平台,进行一系列系统的测试、验证工作,例如硬件测试、基本通信测试、基础功能测试、项目需求功能测试、标准稳定性测试等。将从站系统成功地应用于GF3015激光切割机、CK皮革激光切割机的高速高精度运动控制系统中,并顺利通过用户长时间运行检验。本文验证了以STM32丰富的外设资源搭配高性价比LAN9252芯片构建EtherCAT系统与常规数控设备之间桥梁的可行性。经过测试实验,所开发从站系统达成了既定设计目标,为接下来的探索、应用打下扎实的基础。