EtherCAT现场总线系统之王超越极限的伺服驱动器硬件方案

  • 天文科普
  • 2024年12月21日
  • 在设计EtherCAT总线伺服驱动器的硬件方案时,工程师面临多种选择:(1)纯粹的网络控制器,不带有任何外设,如脉冲、模拟信号或液晶显示屏。所有指令和操作都通过EtherCAT总线进行,可以采用ESC与DSP、FPGA(IP核心)+DSP或单一FPGA(软核/硬核+IP)的组合。KPA从站协议需要在DSP、软核或者硬核上实现,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。

EtherCAT现场总线系统之王超越极限的伺服驱动器硬件方案

在设计EtherCAT总线伺服驱动器的硬件方案时,工程师面临多种选择:(1)纯粹的网络控制器,不带有任何外设,如脉冲、模拟信号或液晶显示屏。所有指令和操作都通过EtherCAT总线进行,可以采用ESC与DSP、FPGA(IP核心)+DSP或单一FPGA(软核/硬核+IP)的组合。KPA从站协议需要在DSP、软核或者硬核上实现,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、模拟量等通信方式,可选方案包括ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(IP核心)+DSP,以及ARM处理器配备ESC功能。这类主流的ESC产品包括倍福公司的ET1100/ET1200,微芯片公司的LAN9252,以及赫优讯科技提供的Netx51/52系列。

此外,还有一些集成CPU及ESC功能的一体化解决方案,如TIAM335X,英飞凌公司生产的XMC4800,以及瑞萨电子研发的大型RZ/T系列。

无论采取何种 EtherCAT 伺服驱动器配置,其重要性可以通过以下几点进行对比:

关键概念解析:

关于IP核心:从站IP核心是另一种形式的设备接口,它仅仅代替了传统型号如ET1100/ET1200。理解起来,IP核心只是实现了一个简单从站,只负责数据链路管理和同步事件处理。不过,即使使用了这种技术来替代传统设备,也仍然需要额外加载KPA从站协议栈以完成实际通信。

关于FPGA:为了实现基于FPGA结构下的EtherCAT系统,将会采用ICore形式来集成相关功能,如通讯管理单元(FMMUs)、同步管理单元(SyncManagers)、DC支持机制(PDI)等。此外,还有两种实施方法可供选择:一是将ESC与软核微控制器整合到同一个物理空间内,并利用片内高速总线进行交互;二是在不包含微控制器的情况下,只让FPGAs执行特定任务,并通过SPI或并行接口连接至主机。

总结:

DSP、ARM甚至像51系列AVR这样的单片机,都属于小型计算机系统,由它们加上专用的输出控制电路形成复杂类型的地位。这些小型计算机必须遵循正确的事务过程,以便能够读取来自相应输出电路所需信息。

通常情况下,无论何种形式的地位开发过程都不会涉及直接修改原始数据帧,而这部分工作则由专门用于该目的的小程序处理完毕。在开发地位时,我们只需确保某个小型计算机具备正确地执行必要事务,并且能够适当地配合地位协议,同时保持良好的通信状态。这一切对于最终目标来说至关重要,因为它决定了我们能否成功构建出强大的网络基础设施。如果想要建立这样一个高效稳定的网络环境,那么精心设计好每一步骤就显得尤为重要。而这个设计过程中,最关键的是如何有效运用各种工具和资源,以确保我们的决策符合当前需求,同时还要考虑未来的发展潜力。

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