EtherCAT PDO 映射概述：从“是什么”到“怎么配”，一次讲透

很多人第一次接触 EtherCAT，会有一种困惑：
主站明明在“周期性收发过程数据”，但从站内部那么多变量，它到底是怎么知道要收哪些、发哪些？这些数据又是怎么摆进一帧 EtherCAT 报文里的？
答案就藏在三个关键词里：对象字典（OD）、PDO、映射（Mapping）。
你可以把 EtherCAT（CoE 模式）理解成：

• 从站内部有一本“数据目录”（OD），每个数据都有地址（Index/SubIndex）
• 主站周期要用的数据，先“挑选出来”组成 PDO
• “挑选与排队”，就叫 PDO Mapping（PDO 映射）

1. 先建立直觉：PDO 映射到底在做什么？

1.1 两条“数据通道”：Mailbox vs Process Data

在 EtherCAT 里，从站数据交互常见分两类：

• Mailbox（邮箱通讯）：像“写邮件” 用于参数配置、诊断、非实时数据（例如 SDO 读写对象字典）
• Process Data（过程数据）：像“流水线传送带” 用于实时周期数据（IO、控制字、目标值、传感器采样等）
  PDO 就是过程数据的“承载方式”。
  它的目标很明确：把周期性要传的变量打包成一段紧凑的字节流，每个周期都按同样的布局收发。
  一句话直觉：
  PDO 映射 = “选哪些变量 + 按什么顺序 + 每个变量占多少位”

2. 对象字典 OD：一切映射的“变量来源”

在 CoE（CANopen over EtherCAT）里，从站内部变量统一挂在 对象字典（Object Dictionary, OD） 上。
每个对象由：

• Index：16 位（如 0x7000）
• SubIndex：8 位（如 0x7000:01）
• 数据类型/位宽：如 UINT16、UINT32、BOOL 等

你可以把 OD 想象成一个“地址化的变量表”，主站通过 SDO 可以读写它；而 PDO 映射就是从 OD 里“挑变量装箱”。

3. PDO 相关对象：0x1600、0x1A00、0x1C12、0x1C13 是什么关系？

3.1 RxPDO 与 TxPDO：方向先别搞反

RxPDO（Receive PDO）：主站 → 从站（从站“接收”）
通常是控制命令、输出量（比如 DO、目标电流/亮度）

TxPDO（Transmit PDO）：从站 → 主站（从站“发送”）
通常是状态量、输入量（比如 DI、采样值、状态字）

3.2 0x1600 / 0x1A00：映射表本体（Mapping Object）

0x1600 ~ 0x17FF：RxPDO Mapping 对象

0x1A00 ~ 0x1BFF：TxPDO Mapping 对象

每个映射对象（比如 0x1600）本质是一个 RECORD：

SubIndex 0（0x1600:00）：映射条目数（entry count）

SubIndex 1…n（0x1600:01…n）：每一条映射内容（每条通常用 32bit 表示）

32bit 映射条目长什么样？

经典格式（也最常用）是：

映射条目=(Index<<16)|(SubIndex<<8)|(BitLength)

举例：把 0x7000:01 的 UINT16 映射进去

Index = 0x7000

SubIndex = 0x01

BitLength = 16 (0x10)

那么条目值就是：

0x70000110=>0x70000110

再比如 0x7000:02 的 UINT16：

0x70000210=>0x70000210

3.3 0x1C12 / 0x1C13：把“映射表”挂到 SyncManager 上

你可能会问：
“我定义了很多个映射对象（0x1600、0x1601…），到底哪个会生效？谁来决定主站周期数据用哪一套映射？”
答案是：SM Assignment（同步管理器分配对象）。

• 0x1C12：SyncManager 2 Assignment（通常用于 RxPDO）
• 0x1C13：SyncManager 3 Assignment（通常用于 TxPDO）

它们的结构也类似：

• SubIndex 0：挂载数量（用了几个映射对象）
• SubIndex 1…n：分别写入映射对象的 Index（如 0x1600、0x1601…）

你可以把它理解成“插排”：

• 0x1600/0x1A00 是“插头”（具体映射内容）
• 0x1C12/0x1C13 是“插排”（决定插哪些插头生效）

4. 把四类对象串起来

OD 变量区（比如0x7000、0x6000...） │ │（挑选变量、规定顺序和位宽） ▼ PDO Mapping 对象 Rx:0x1600~0x17FFTx:0x1A00~0x1BFF│ │（把哪些映射对象“挂载启用”） ▼ SM Assignment 对象0x1C12(SM2)->选择 RxPDO 映射（0x1600/0x1601/…）0x1C13(SM3)->选择 TxPDO 映射（0x1A00/0x1A01/…） │ │（最终对应到 ESC 的 Process RAM 布局） ▼ 过程数据（Process Data）在 EtherCAT 帧中按固定布局周期交换

5.实战

假设你的从站对象字典有：

• 0x7000:01 UINT16 OUT_STATE
• 0x7000:02 UINT16 DA_VALUE

你希望主站每周期下发 4 字节：

• 前 2 字节 OUT_STATE
• 后 2 字节 DA_VALUE

5.1 配置 0x1600（RxPDO Mapping）

写条目：

• 0x1600:01 = 0x70000110
• 0x1600:02 = 0x70000210
  

5.2 配置 0x1C12（SM2 Assignment）

挂载映射对象：
0x1C12:01 = 0x1600