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MDP — 模块化设备

Modular Device Profile (MDP, ETG.5001) 是 EtherCAT 中描述模块化设备的标准协议。一个 MDP 从站 (如 GCAN-8200、Beckhoff EK 耦合器) 由若干可插拔模块组成，每个模块在对象字典中占用一段地址区。

自动编排

进入 OP 时 SDK 会自动编排 MDP 从站的模块配置 (检测物理模块 → 比对已配置列表 → 必要时回写)。GCAN-8200 等设备只需导入 ESI 或使用 DENI，绝大多数场景下无需手动操作 MDP API。

模块级 API​

Rust SDK 的 MDP 功能以 darra_ethercat::slave::mdp 模块的自由函数形式提供，不是从站对象上的方法。所有函数以 master_index + slave_index (1-based) 定位从站。

use darra_ethercat::slave::mdp::{
    mdp_discover, mdp_discover_safety, mdp_is_mdp_device,
    read_configured_address_list, read_detected_address_list,
    read_module_profile_list, get_module_pdo_layout,
    is_module_config_consistent, check_module_match,
    auto_enumerate, auto_configure_from_detected_modules,
    MdpModule, MdpModuleClass, MdpModuleProfile, MdpModulePdoInfo,
};

检测设备​

mdp_is_mdp_device()​

pub fn mdp_is_mdp_device(master_index: u16, slave_index: u16) -> bool

通过 0xF000:00 的可读性判断从站是否为 MDP 模块化设备。

发现模块​

mdp_discover()​

pub fn mdp_discover(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<Vec<MdpModule>>

读取 0xF050 (模块描述列表) 发现从站所有 MDP 模块。需要从站处于 PreOp 及以上状态。

pub struct MdpModule {
    pub module_number: u8,            // 模块编号 (1-based, 对应 0xF050 子索引)
    pub vendor_id: u32,               // 厂商 ID
    pub product_code: u32,            // 产品代码
    pub revision_no: u32,             // 修订号
    pub module_class: MdpModuleClass, // 模块分类 (枚举)
    pub raw_ident: u32,               // 原始模块标识符 (0xF050:sub 完整 u32 值)
}

impl MdpModule {
    pub fn is_safety(&self) -> bool;  // 是否为 FSoE 功能安全模块
    pub fn is_drive(&self) -> bool;   // 是否为驱动器轴模块
}

模块分类为枚举类型 MdpModuleClass，从 raw_ident 高 16 位解析：

枚举值原始码含义
DigitalInput0x0001数字量输入
DigitalOutput0x0002数字量输出
AnalogInput0x0003模拟量输入
AnalogOutput0x0004模拟量输出
CounterInput0x0005计数器输入
DriveAxis0x0006驱动器轴
FunctionalSafety0x0007功能安全 (FSoE)
EncoderInterface0x0008编码器接口
CommunicationBridge0x0009通信桥接
Unknown0xFFFF未知分类

MdpModule 与 MdpModuleClass 均实现 Display，可直接格式化输出。

mdp_discover_safety()​

pub fn mdp_discover_safety(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<Vec<MdpModule>>

仅返回支持 FSoE 的功能安全模块 (mdp_discover() 结果按 is_safety() 过滤)。

示例:

use darra_ethercat::slave::mdp::{mdp_discover, mdp_is_mdp_device};

if mdp_is_mdp_device(master.index(), 1) {
    let modules = mdp_discover(master.index(), 1)?;
    for m in &modules {
        // Display: "模块[01] 分类:数字量输入 VID:0x... PC:0x... Rev:0x..."
        println!("{}", m);
    }
}

模块地址列表​

read_configured_address_list() / read_detected_address_list()​

pub fn read_configured_address_list(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<Vec<u32>>
pub fn read_detected_address_list(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<Vec<u32>>

返回各槽位的模块标识 (ident) 列表：

  • configured — 已配置模块列表 (0xF030，转调 native MDPGetConfigModuleList)
  • detected — 已检测模块列表，反映物理上实际插入的模块 (0xF050，转调 native MDPGetDetectedModuleList)

read_module_profile_list()​

pub fn read_module_profile_list(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<Vec<MdpModuleProfile>>

读取模块 Profile 列表 (0xF010)，同时从 0xF050 读取对应的模块标识码。需要从站处于 PreOp 及以上状态。

pub struct MdpModuleProfile {
    pub slot_index: u8,        // 槽位索引 (子索引, 1-based)
    pub profile_number: u32,   // Profile Number (0xF010:sub 的 u32 值)
    pub module_ident: u32,     // 模块标识码 (从 0xF050 读取的对应值)
}

模块一致性校验​

is_module_config_consistent()​

pub fn is_module_config_consistent(master_index: u16, slave_index: u16) -> bool

检查已配置模块与已检测模块是否一致 (转调 native MDPCheckModuleMatch)。等价于 ETG.5001 ModuleIdListMismatch (AL 0x0035) 校验语义。

check_module_match()​

pub fn check_module_match(master_index: u16, slave_index: u16) -> (bool, i32)

校验模块列表，返回 (is_match, first_mismatch_slot)。不匹配时 first_mismatch_slot 为 0-based 槽位索引。

模块 PDO 布局​

get_module_pdo_layout()​

pub fn get_module_pdo_layout(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<Vec<MdpModulePdoInfo>>

获取各模块在从站 IOmap 中的 PDO 布局。通过 CoE 读取 PDO Assignment (0x1C12/0x1C13) 与 PDO Mapping 条目，累积计算各模块字节偏移。返回值中的偏移相对于 slave.Ioffset / slave.Ooffset。

pub struct MdpModulePdoInfo {
    pub slot_index: u8,       // 槽位索引
    pub input_offset: u32,    // 输入 PDO 偏移
    pub input_size: u16,      // 输入 PDO 字节数
    pub output_offset: u32,   // 输出 PDO 偏移
    pub output_size: u16,     // 输出 PDO 字节数
}

示例:

use darra_ethercat::slave::mdp::get_module_pdo_layout;

let layout = get_module_pdo_layout(master.index(), 1)?;
for m in &layout {
    println!("Slot {}: In={}B @{}, Out={}B @{}",
        m.slot_index, m.input_size, m.input_offset,
        m.output_size, m.output_offset);
}

自动编排与配置​

auto_enumerate()​

pub fn auto_enumerate(master_index: u16) -> i32

自动枚举该 master 下所有 MDP 从站的模块 (转调 native MDPAutoEnumerate)。返回成功枚举的从站/模块数，负值表示失败。

auto_configure_from_detected_modules()​

pub fn auto_configure_from_detected_modules(master_index: u16, slave_index: u16) -> Result<u8>

根据检测到的模块自动配置：读取 0xF050 (已检测模块)，逐个写入 0xF030 (已配置模块)，使已配置列表与已检测列表保持一致。返回成功写入的模块数。需要从站处于 PreOp 状态且支持 0xF030 写入。

ESI / DENI 优先

MDP 设备的配置推荐通过 DENI 文件 (Darra 配置工具一键导出) 或导入对应 ESI 文件 完成：

  • 导入 ESI — EsiManager::load_path() / EsiManager::add_file() (进程级 ESI 仓库静态方法, 见 ESI 文件管理)
  • 主站自动启动参数 — EtherCATMaster::builder().enable_auto_startup()

进入 OP 时 SDK 自动编排 MDP 模块，auto_enumerate() / auto_configure_from_detected_modules() 仅用于工具类应用或诊断脚本中的显式控制。

关于热插拔

SDK 支持 MDP 模块热插拔再配置自修复。但生产环境几乎不会出现 MDP 模块热插拔场景 —— EtherCAT 从站的模块配置在设备上电后即固定，运行期间不会动态变更。

完整示例​

use darra_ethercat::{EtherCATMaster, EcState};
use darra_ethercat::utils::esi::EsiManager;
use darra_ethercat::slave::mdp::{
    mdp_is_mdp_device, mdp_discover,
    read_configured_address_list, read_detected_address_list,
    get_module_pdo_layout, check_module_match, auto_enumerate,
};

fn main() -> darra_ethercat::Result<()> {
    // 加载 ESI 文件 (MDP 设备需要 ESI 描述模块布局)
    // EsiManager 是进程级 ESI 仓库, 静态方法 load_path 加载整个目录
    EsiManager::load_path(&EsiManager::default_path());

    // build() 返回 BuildResult (只实现 Deref, 无 DerefMut)。
    // set_state 需要 &mut self, 须用 .master 取出 owned EtherCATMaster 并 let mut。
    let mut master = EtherCATMaster::builder()
        .set_eni(r"C:\EtherCAT\MyProject.deni")
        .build()?
        .master;
    master.set_state(EcState::PreOp)?;

    // 进 OP 前先让 MDP 从站完成模块自动枚举
    let enumerated = auto_enumerate(master.index());
    println!("MDP 自动枚举: {} 项", enumerated);

    let slave_count = master.slave_count();
    for i in 1..=slave_count {
        if !mdp_is_mdp_device(master.index(), i) {
            continue;
        }
        println!("从站 {} 是 MDP 设备", i);

        // 发现模块
        for m in &mdp_discover(master.index(), i)? {
            println!("  {}", m);
        }

        // 已配置 / 已检测对比
        let configured = read_configured_address_list(master.index(), i)?;
        let detected = read_detected_address_list(master.index(), i)?;
        println!("  已配置 {} 个, 已检测 {} 个", configured.len(), detected.len());

        let (is_match, first_mismatch) = check_module_match(master.index(), i);
        if !is_match {
            println!("  ⚠ 模块列表不一致, 首个不匹配槽位: {}", first_mismatch);
        }

        // PDO 布局
        for m in &get_module_pdo_layout(master.index(), i)? {
            println!("  PDO: Slot {} In={}B @{}, Out={}B @{}",
                m.slot_index, m.input_size, m.input_offset,
                m.output_size, m.output_offset);
        }
    }

    master.set_state(EcState::Operational)?;
    Ok(())
}