EtherCAT工业现场总线的佼佼者让伺服驱动器硬件方案如同闪电般迅捷

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  • 2024年12月21日
  • 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)纯粹的网络控制器,不带有外设如脉冲、模拟信号或液晶显示。这种类型的设备可以采用ESC+DSP或者FPGA(含IP核心)+DSP或单一FPGA(软核/硬核+IP)的组合。KPA从站协议通常会被加载到DSP、软核或者硬核上,这项技术的难点在于FPGA中IP核心与软核技术以及内部高速总线的应用和调试

EtherCAT工业现场总线的佼佼者让伺服驱动器硬件方案如同闪电般迅捷

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)纯粹的网络控制器,不带有外设如脉冲、模拟信号或液晶显示。这种类型的设备可以采用ESC+DSP或者FPGA(含IP核心)+DSP或单一FPGA(软核/硬核+IP)的组合。KPA从站协议通常会被加载到DSP、软核或者硬核上,这项技术的难点在于FPGA中IP核心与软核技术以及内部高速总线的应用和调试。(2)结合传统驱动器和网络控制器,可以同时支持EtherCAT和传统脉冲、模拟信号等。这种方案可能包括ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(IP核心)+DSP,ARM+ESC等配置。市场上主流的ESC产品包括倍福公司的ET1100/ET1200,微芯片科技提供的LAN9252,以及赫优讯旗下的Netx51/52系列。此外,一些集成CPU及ESC功能于一体的解决方案,如TIAM335X、英飞凌XMC4800以及瑞萨RZ/T系列,也逐渐成为人们青睐的一种选择,无论是哪一种EtherCAT伺服驱动器,其关键设计对比如下:

重要概念:

关于IP核心:从站IP核心是一种替代传统单板式转换接口(ET1100/ET1200)的手段,它能够处理数据链路同步事件等,但实际操作仍需依赖KPA从站协议栈来完成通信。

关于FPGA: 在实现FPGA时,通过使用ICore方式集成 EtherCAT 功能并进行通讯管理。在配置中包含了 FMMUs (现场总线内存管理单元)、SyncManagers、DCsupport 和 PDI 等功能。

FPGA 实现方式分为两种:一种是在 FPGA 上嵌入 ESC 和一个软件内核,然后通过片内总线与主机交互;另一种是将 FPGA 用作 EtherCAT 功能部分,而通过 SPI 或并行总线连接至外部主机。

综上所述,无论是 DSP, ARM 还是其他类似 51, AVR 的微控制器,都属于 μC 类别,只要它们与 ESC 配合工作,就能形成复杂型从站,从而读取相关数据。这意味着μC 与 ESC 需要按照特定的通信协议相互配合,以便通过 PDI 接口获取信息。

无论何种形式,从站开发过程都不会涉及到 EtherCAT 数据帧这一层面的内容,因为这些任务由 ESC 负责。而对于从站开发者的角色,他们需要在一个μC 上加载适当的从站协议,并确保μC 与 ESC 之间能够顺畅地沟通,即使这个ESC 是基于真实硬件还是 IP 核构建。