2. MINAS RTEX协议栈与通信模型
MINAS RTEX 是松下为伺服与运动控制场景设计的实时运动网络。理解它，不能只记“周期通信、广播轮询”几个名词，而要把协议栈的分层职责、帧在每一层被加工的方式、以及主站如何用时间片组织整条网络这三件事串起来。本节按“物理层→数据链路层→应用层→通信调度”的顺序展开，最后给出与 EtherCAT 的边界判断。
物理层：100BASE-TX 与全双工菊花链
RTEX 物理层采用 100BASE-TX，即 100 Mbit/s、双绞线、全双工。拓扑为菊花链（daisy chain）：主站的一个端口接第一台从站 IN 口，从站 OUT 口接下一台 IN 口，末端从站 OUT 口空置或接回主站形成环。全双工意味着收发各占一对线，从站在收到帧的同时即可向下游转发，这是 RTEX 能做到微秒级转发延迟的物理基础。
需要特别区分两个概念：物理拓扑是菊花链，逻辑拓扑是主站与所有从站共享一条广播介质。从站并不“寻址转发”，而是收到帧后按固定规则处理并原样（或改写后）继续下发。因此任意一台从站断电，其下游全部失联——这是排障时最先要确认的物理事实。
数据链路层：帧结构、地址与转发
RTEX 数据链路层帧由前导码、帧起始、目的/源标识、类型、数据区、CRC 与帧结束构成。与标准以太网不同，RTEX 在数据区中携带的是按从站顺序排列的周期性数据槽，每个从站占用固定字节数。主站发送一帧，帧内已包含所有从站的输出数据；每个从站从自己的槽位读取指令，同时把自己的反馈写入对应槽位，再转发给下游。帧回到主站时，主站一次性获得全部从站的输入数据。
这种“一帧遍历全网”的机制，使通信时间与从站数量近似线性，而不是逐站请求-应答的平方级增长。地址分配通常在网络启动时由主站扫描完成：主站依次下发识别帧，从站按物理顺序获得逻辑站号，该站号决定它在帧中的槽位偏移。
应用层：周期数据与事件数据的双通道
RTEX 应用层把通信分为两类。第一类是周期通信，每个通信周期固定交换位置指令、速度指令、状态字、实际位置、实际速度、转矩等实时数据，周期通常为 0.5 ms、1 ms 或 2 ms。这类数据必须每周期刷新，丢失一帧即意味着伺服在一个周期内没有新指令。第二类是事件通信，用于参数读写、报警清除、原点复位、增益切换等非周期性操作，它复用周期帧中的空闲字段或占用独立时隙，不要求每周期出现。
应用层帧结构的关键在于“槽位映射”：主站把每个从站的输入输出数据按站号映射到帧的固定偏移。例如某工程中每站分配 8 字节输出（指令）+ 8 字节输入（反馈），则第 k 站的输出槽位偏移为 8k，输入槽位偏移为 8k+8。主站应用层只需按这个映射表填帧和取帧，无需关心物理转发过程。
主从角色与广播轮询机制
RTEX 是严格的主从模型：主站唯一，负责发起所有通信、维护周期节拍、检测从站掉线；从站不主动发送，只在被帧“扫过”时读写自己的槽位。所谓“广播”指主站一帧发往所有从站；“轮询”指从站按物理顺序依次被访问。两者结合，形成“一次广播、顺序轮询、一次回传”的机制。
主站维护一张从站表，记录站号、槽位偏移、在线状态与报警码。每个周期主站检查回传帧的 CRC 与各站状态字：若某站连续 N 个周期未回传有效数据，主站置该站为掉线并触发报警。工程上常把 N 设为 3～5，以兼顾抗瞬时干扰与故障响应速度。
与 EtherCAT 的对比边界
| 对比项 | MINAS RTEX | EtherCAT |
|---|---|---|
| 物理层 | 100BASE-TX，菊花链 | 100BASE-TX，支持线型/环型/分支 |
| 转发方式 | 从站按槽位读写后转发 | 从站 On-the-fly 读写，帧不停留 |
| 拓扑灵活性 | 以菊花链为主 | 支持多种拓扑与冗余环 |
| 典型周期 | 0.5～2 ms | 可达 100 μs 级 |
| 生态与设备 | 松下伺服专用，封闭性较强 | 开放标准，第三方设备丰富 |
| 适用边界 | 松下伺服为主的紧凑型设备 | 多品牌、高同步、复杂拓扑产线 |
选择边界可以这样判断：若设备以松下 MINAS 伺服为主、拓扑为简单菊花链、周期在 0.5 ms 以上，RTEX 的配置成本与确定性更优；若需要多品牌混用、分支拓扑、亚毫秒级同步或冗余环，则应转向 EtherCAT。两者不是替代关系，而是按设备生态与同步精度需求划界。
一个可复用的周期配置示例
假设一条 6 轴 RTEX 网络，每站分配 8 字节输出与 8 字节输入，周期设为 1 ms。主站组帧时，帧数据区长度为 6×16=96 字节，加上帧头、CRC 与帧尾约 20 字节，单帧约 116 字节。在 100 Mbit/s 下，单帧传输时间约 9.3 μs，加上每站转发延迟（典型 1 μs 级），整网一轮约 15～20 μs，远小于 1 ms 周期，剩余时间可用于事件通信与主站运算。这个估算说明：RTEX 的周期瓶颈通常不在带宽，而在主站运算与伺服响应。
周期 = 1 ms
每站槽位 = 8 B 输出 + 8 B 输入
6 站数据区 = 96 B
单帧 ≈ 116 B → 约 9.3 μs @100 Mbit/s
整网一轮 ≈ 15～20 μs（含转发延迟）
余量 ≈ 980 μs 用于事件通信与主站运算把物理层、数据链路层、应用层与调度机制连起来看，RTEX 的本质是“用固定槽位的一帧遍历全网，用主站节拍保证确定性”。掌握槽位映射与从站表，就掌握了配置与排障的主线；掌握与 EtherCAT 的边界，就能在方案选型时做出有依据的判断。