EtherCAT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)纯粹的总线驱动器,不含有脉冲、模拟量或液晶显示等外设,它们完全依赖于EtherCAT协议进行通信和控制。这种类型的解决方案可能是ESC+DSP、FPGA(内置IP核心)+DSP或者单一FPGA(软核/硬核与IP核心结合)。KPA从站协议通常会被加载到DSP、软核或硬核中,实现这一目标的难点在于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。
另一种方法是将传统驱动器与总线技术相结合,即支持同时使用EtherCAT和传统脉冲、模拟量等通信方式。这类解决方案可能包括ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(内置IP核心)+DSP,ARM+ESC。市场上广泛采用的主流ESC产品有倍福公司的ET1100/ET1200,微芯片公司的LAN9252,以及赫优讯公司的Netx51/52等。
此外,还有一些集成CPU及ESC功能的小型化设备,如TIAM335X系列英飞凌XMC4800系列,以及瑞萨电子RZ/T系列,它们整合了CPU和ESC功能,使得这些设备能够独立运行而无需额外配件。
不论采用哪种基于EtherCAT伺服驱动器设计,无论是哪种类型,都需要对比分析几个关键因素以确保最佳性能:
首先,对于从站IP核心,我们需要了解它实际上是一种替代传统ESP( EtherCAT Slave Protocol)的形式,它通过处理数据链路同步事件来实现一个基本从站。但即使使用了这样的IP核心,也仍然需要搭配KPA从站协议栈才能完成完整从站功能。
其次,对于FPGA,我们可以通过配置特定的IPCore来实现EtherCAT通讯功能,如FieldbusMemoryManagementUnits(FMMUs)、SyncManagers、DCsupport以及PDI等。此外,FPGA可根据需求分为两大类:一种是在FPGA内部集成ESC并搭配软核微控制器;另一种则仅利用FPGA进行网络部分,然后通过SPI或并口接口连接至主机。而当谈及到硬件级别强大的处理能力时,比如Xilinx ZYNQ,就被称作"FPGAhardcore"。
最后,对于任何复杂型号伺服系统,其μC(微控制器)与由之构成的一体化系统都属于高级别操作。在这过程中,μC必须遵循正确的通信规则,并且能够适应来自远端设备所提供数据,以便读取相关信息。尽管如此,从站在理论上来说,与真正意义上的物理帧结构没有直接关联,而这个工作主要由负责发送指令和执行命令任务的是专门用于这一目的的地图处理单元——Ethernet Control and Communication Module (ECCM) 来完成。而对于我们开发人员来说,只需在一个微控制器上加载必要代码,并确保良好的互操作性适配即可。如果该装置是一个真实存在的地图处理单元还是一个虚构出来的人工智能模型,那也同样有效,因为最终目标都是为了建立起稳定、高效地数据交换平台。