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EtherCAT總線伺服驅動器硬件方案

時間:2018-10-23 15:41:25來源:網絡

導語:?如果開發EtherCAT總線伺服驅動器,有多種硬件思路.

如果開發EtherCAT總線伺服驅動器,有多種硬件思路:

(1)純總線驅動器,不帶脈沖、模擬量、液晶等外設。所有指令和操作全部通過EtherCAT。可以使用的方案為:ESC+DSP,FPGA(IP核)+DSP或單FPGA(軟核/硬核+IP)。KPA從站協議加載在DSP、軟核或者硬核上,難度在于FPGA的IP核與軟核技術、FPGA內部高速總線的應用和調試。

(2)總線+傳統驅動器。總線+傳統驅動器。同時支持EtherCAT和傳統的脈沖、模擬量等。可以使用的方案為:ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(IP核)+DSP,ARM+ESC

主流的ESC有倍福的ET1100/ET1200,Microchip的LAN9252,赫優訊的Netx51/52等等。

另外,目前還有一些比如TIAM335X,英飛凌的XMC4800,瑞薩的RZ/T等系列是集成了CPU+ESC一體的方案。

不管哪種EtherCAT伺服驅動器,幾個比較重要的方案對比如下(只是列出常見情況):


重要概念:

關于IP核:從站IP核也是屬于ESC的一種形態,也相當于是ESC的一種,可以理解為IP核只是替代了ET1100/ET1200。IP核的功能還是實現了一個從站控制器,處理數據鏈路,同步事件等硬件事件。就算使用了IP核來實現ESC,這也僅僅實現了硬件的接口功能,軟件協議并沒有加載。還是需要KPA從站協議棧來完成從站協議。

關于FPGA:為了實現FPGA,ESC會用IPCore的方式實現EtherCAT功能和通訊。FMMUs(FieldbusMemoryManagementUnits現場總線內存管理單元),SyncManagers,DCsupport,PDI這幾個功能是可以配置的。

FPGA實現方式有兩種:一個是在FPGA上集成ESC和一個軟核uC,然后用FPGA的片內總線與主控制器交互。另外一個方式是:FPGA只用于EtherCAT功能部分,然后通過SPI/并口總線連接到外部的主控制器。FPGA硬核是指比如Xilinx的ZYNQ。

總結:DSP,ARM,甚至是51、AVR等單片機,都屬于μC,由μC+ESC構成的從站屬于復雜從站(或者說處理純IO以外的從站都屬于復雜從站)。μC與ESC進行交互,須履行從站協議,才能通過PDI接口從ESC中讀取到相關的數據。

一般來說,任何的從站開發過程都和EtherCAT數據幀沒有關系了,這個工作是ESC去做的。對于從站開發,只需要在一個μC上加載從站協議,并做好μC與ESC之間的通信機制的適配(如并口/SPI)。不管這個ESC是真實的ESC器件,還是IP核。

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