EtherCAT现场总线技术的神奇之举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,开发者面临多种选择,这些方案包括:
(1)纯粹的EtherCAT从站,无需外部脉冲、模拟信号或显示屏等辅助设备。这种情况下,可能采用的硬件组合是ESC与数字信号处理器(DSP),或者是现场可编程门阵列(FPGA)搭载IP核以及DSP。此外,还可以考虑单一FPGA实现软核或硬核加上IP核心技术。关键协议处理单元(KPA)通常会被加载到DSP、软核或硬核上,对于FPGA而言,难点在于其内部高速总线的应用和调试。
(2)结合传统驱动器与EtherCAT技术。这类方案同时支持传统的脉冲、模拟信号等,以及新的EtherCAT通信方式。可行的配置包括使用ESC和数字信号处理器(DSP)以及CPLD FPGA,或是将FPGA与DSP相结合,或是采用ARM微控制器配合ESC。
市场上的主流ESC产品包括倍福公司ET1100/ET1200系列,Microchip提供的LAN9252,以及赫优讯Netx51/52等。而且,一些最新型号如TIAM335X、英飞凌XMC4800以及瑞萨电子RZ/T系列,将CPU与ESC集成至一个芯片上,为用户提供了更加紧凑化的解决方案。
无论采取哪种设计思路,都需要关注几个关键对比点:对于IP核心,它们实际上是一种特殊类型的心场总线接口,可以替代传统的ET1100/ET1200,但仍然需要KPA从站协议栈来完成具体通信功能;而对于FPGA,它们通过配置功能块如FieldbusMemoryManagementUnits (FMMUs)、SyncManagers、DCsupport和PDI来实现 EtherCAT功能,并可以采用两种不同的实施方式——一种是在内置的一个软核uC中集成Esc另一方面则仅用于实现EthernetCat功能部分,然后通过SPI或并口连接到外部主机。而所谓"FPGAhardcore"指的是像Xilinx ZYNQ这样的高级嵌入式系统平台。
综上所述,无论是使用数字信号处理器、ARM微控制器还是更简单的小型计算机,如51或者AVR单片机,只要它们搭配有心场总线接口就能形成复杂的心场节点,而这些节点之间必须遵循心场总线规定进行通讯,以便读取相关数据。在整个开发过程中,不管心场节点是否由真实设备构成还是由软件模拟出来,其主要任务都是执行数据帧操作,而不涉及具体的心场数据帧内容这一层次工作。这意味着,在进行从站开发时,我们只需要在某个微控制器上安装心场协议,并确保它能够正确地与接收到的Esc产生交互,即使这个Esc是一个虚拟设备,也同样适用。