EtherCAT总线伺服驱动器硬件方案常用的现场总线技术有哪些

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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。首先,可以采用纯粹的总线驱动器,不含有脉冲、模拟量或液晶外设,所有指令和操作都通过EtherCAT进行。这种方案可以采纳ESC与DSP结合使用,或者FPGA(包含IP核)与DSP相结合,以及单独使用FPGA(软核或硬核加上IP)。KPA从站协议通常被加载到DSP、软核或硬核中

EtherCAT总线伺服驱动器硬件方案常用的现场总线技术有哪些

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。首先,可以采用纯粹的总线驱动器,不含有脉冲、模拟量或液晶外设,所有指令和操作都通过EtherCAT进行。这种方案可以采纳ESC与DSP结合使用,或者FPGA(包含IP核)与DSP相结合,以及单独使用FPGA(软核或硬核加上IP)。KPA从站协议通常被加载到DSP、软核或硬核中,而FPGA内部高速总线的应用和调试则是这一过程中的关键挑战。

其次,还有一种将传统驱动器与EtherCAT集成的方案,这样既支持 EtherCAT,又能兼容传统脉冲、模拟量等方式。这种情况下,可选方案包括ESC与DSP及FPGA(CPLD)的组合,或者ARM处理器搭配ESC。市场上的主流ESC产品包括倍福公司的ET1100/ET1200,微芯片科技提供的LAN9252,以及赫优讯公司生产的Netx51/52等。

此外,还有一些集成了CPU及ESC功能于一体的解决方案,如TIAM335X系列,由英飞凌提供;XMC4800系列由瑞萨电子推出;以及其他类似的产品。此外,无论采用哪一种配置,当考虑到重要概念时,我们需要了解从站IP核心,它在某种程度上相当于替代了传统型号如ET1100/ET1200,但它并不能执行软件协议栈,只能处理数据链路同步事件等硬件任务。

对于FPGA而言,其实现通常涉及到以IPCore形式实现EtherCAT功能和通信。在这个框架内,我们可以配置各种功能,比如现场总线内存管理单元(FMMUs)、同步管理器(SyncManagers)、DC支持(DCSupport)以及PDI(Port Data Interface)接口。而且,在实际应用中,有两种主要的手段:一是将整个系统集成至一个具有软核uC控制逻辑的心智级别 FPGA,并通过片内总线进行交互;另一种方法是在只有负责通信部分工作的小型化FPGAs上运行,然后通过SPI或并行串行接口连接至主机系统。此外,即使是像ZYNQ这样的高端FPGA,也可能仅仅用于实现EtherCAT特定的功能,从而形成所谓“硬核心”。

最后,对于任何类型从站开发来说,最终目标都是确保μC能够正确地执行来自本地设备控制系统给出的命令,并确保这些命令得到有效地反馈。这意味着,无论是基于真实物理设备还是基于软件模拟的一致性,都必须要达成良好的性能标准。此外,不管最终如何实施,从站在设计层面看,只需在μC上加载适当版本KPA 从站协议,并且确保该μC能够准确无误地与真正存在于场景中的物理装置通信即可。