EtherCAT总线伺服驱动器硬件方案现场总线之神奇宝藏分为三大类高速安全与多功能
在设计EtherCAT总线伺服驱动器的硬件方案时,开发者面临多种选择:(1)纯粹的网络驱动器,不含有脉冲、模拟信号或液晶显示等外围设备。所有指令和操作都通过EtherCAT总线进行,可以采用ESC+DSP、FPGA(IP核心)+DSP或单一FPGA(软核/硬核+IP)的组合。KPA从站协议可以在DSP、软核或者硬核上实现,而挑战在于FPGA中的IP核心与软核技术以及内部高速总线的应用和调试。
(2)结合传统驱动器的解决方案,这种方式既支持EtherCAT,又兼容传统脉冲、模拟信号等,可以采用ESC+DSP+FPGA(CPLD)、FPGA(IP核心)+DSP或ARM+ESC的配置。主流的ESC芯片包括倍福ET1100/ET1200,微芯片LAN9252,以及赫优讯Netx51/52等。
此外,还有一些集成CPU与ESC功能的小型计算机,如TIAM335X,英飞凌XMC4800以及瑞萨RZ/T系列,也是 EtherCAT伺服驱动器的一种形式。
无论采取何种方案,以下是一些重要概念对比:
关于IP核心:从站IP核心同样属于一个类型的接口板,它替代了传统型号如ET1100/ET1200。在使用IP核心实现从站时,它只负责处理数据链路同步事件等硬件事件,但软件协议仍需通过KPA从站协议栈来完成。
关于FPGA:为了在FPGA中实现EtherCAT通信功能,我们通常会使用ICore来集成相关组件,如FieldbusMemoryManagementUnits (现场总线内存管理单元)、SyncManagers、高速通道支持和PDI接口。这两个主要实现方式分别是将所有功能集成到一个单一的soft-core CPU上,与主机交互;另一种是在独立于主机之外运行,并通过SPI或并行接口与主机通信。此外,还有基于ZYNQ FPGA平台所提供的hardcore能力。
综上所述,无论是数字信号处理器(DSP)、微控制器(ARM)还是其他小型计算机如51系列AVR,都可成为复杂从站的一部分,这些都是需要执行更高级任务而不仅仅是IO操作。当这些μC与ESC之间进行通信时,他们必须遵循正确的事务处理规则,以便读取来自PDI接口上的相关数据。最终,从站开发过程中,与EtherCAT帧格式无关,因为这项工作由 ESC 处理,而我们只需确保μC加载正确的事务处理程序,并适配其与 ESC 之间必要的手工通信手段,无论这个 ESC 是物理设备还是 IP 核心。