[应用相关]

STM32与Ethercat开发资料搜集<2>

[复制链接]
楼主: goodluck09876
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:28 | 显示全部楼层
    逻辑寻址是过程数据通信过程中,最常见的寻址方式。逻辑寻址的实现方式
是将从站控制器中的内存空间中物理地址到映射到主站逻辑地址。使用这种寻址
方式前,需对寻址所使用的地址段进行定义,将从站设备及其对应的数据的物理
地址首先对应到Ether CAT数据帧中子报文,在映射到主站的逻辑地址。通过逻辑
寻址方式,Ether CAT通信系统可以不经过软件,直接通过硬件就实现对Ether CAT
帧的读写出解析。在主站输出过程数据时,从站设备通过匹配子报文地址的方式,
提取自身对应的数据,也通过该方式向Ether CAT数据帧对应地址写入过程数据,
从而实现Ether CAT过程数据的通信。该寻址方式通信效率高,适用于过程数据通
信。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:28 | 显示全部楼层
    周期性数据一般在过程数据传输过程中处理,通常采用中断处理方式;非周
期性数据处理通常在初始化阶段,通常采用查询方式处理。周期性处理方式实时
性更高。满足过程数据传输使用需求。周期数据通信一般在内存中分配的一段空
间作为缓存,主站和从站都访问缓冲区;非周期性数据采用邮箱方式传输,邮箱
方式与缓存区传输方式的区别在于,缓存区可以实时读写,而邮箱传输方式仅在
写满之后才能取数,取完之后才能继续写「13]。邮箱数据通信是通过单缓存区实现,
邮箱数据通信传输时需要握手,保证数据的不会在传输过程中丢失。邮箱通信方
式一般在初始化过程中用于完成从站配置工作。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:29 | 显示全部楼层
从以下几个方面对Ether CAT性能进行分析。

1)实时性。采用专用从站控制器的Ether CAT从站,可以直接操作Ether CAT
  报文,主站对Ether CAT报文的操作也是直接通过该硬件完成,由从站控
  制器中现场总线单元完成从站寄存器到主站内存的映射。即主站和从站对
  Ether CAT报文的操作都可以直接由读取操作最快的硬件实现,不需要软
  件参与,大大节省了处理时间。在Ether CAT通信系统中,单一节点完成
  一次数据更新仅仅只需要0.03}s,完成一帧Ether CAT数据的传输仅仅需
  要200}s。而且在Ether CAT通信系统中,采用的是同步效率最高的分布
  式时钟技术,同步时间远远小于1us

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:29 | 显示全部楼层
2)可靠性。Ether CAT从站采用的分布式时钟同步方式,不仅所需同步时间
    短,而且因其具备精确校准,同步的可靠性也十分高。常见的同步方式,
    一旦出现发生一个同步构件故障的情况,整个系统都会处于待同步状态,
    造成系统功能失效。而分布式时钟同步方式,相比绝对的一致性的同步方
    式,具有一定的容错性。另外,Ether CAT主站与从站之间构成了一个完
整的环网结构,主站时钟和从站时钟可以相互补偿,因此,Ether CAT通
信系统中的时钟基准十分精确,信号抖动小于1 }s.。建立的高精度时钟基
准上的Ether CAT通信系统,数据通信的可靠性得到了保障,且所有处理
数据都拥有准确度极高的时间戳。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:30 | 显示全部楼层
3)传输效率。Ether CAT通信技术网络结构灵活,通过一定的环路冗余,实
  现了传输速度超快的网络回路,而且一个Ether CAT帧中最多可以传输
  1486字节的有效数据,也因为高效的同步方式的高精度,Ether CAT网络
  传输性能十分优异。两轮循环即可完成数据传输,使得从站控制器收到的
  Ether CAT数据帧永远是最新的,极大程度上降低了传输延迟,增加的传
    输效率。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:38 | 显示全部楼层
    实现Ether CAT从站必须要有专用的从站控制器芯片,这一点与从站的复杂与
否无关。从站实现方案即从站控制芯片的选择方案有两种:IP-Core方案和ASIC
方案

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:38 | 显示全部楼层
    从站控制器可由Ether CAT的IP核实现,其具备可配置的特性,通过Ether CAT
的IP核实现Ether CAT和从站之间的数据传输。通过配置数据传输方式,可实现
不同的通信需求,满足不同特性产品的需求。通过配置Ether CAT的IP核实现满
足不同需求的从站控制器的方案,是成本最低的方案。
    倍福公司在设计Ether CAT的IP核时没有实例化FPGA资源,未依靠专用
FPGA的特殊功能,也不需要做针对性的修改也因为如此IP核在FPGA的应用上
具备更广泛的适用性。因此,通过配置Ether CAT的IP核实现满足不同需求的从
站控制器的方案,更适用于FPGA o  IP核虽然相对复杂,但其具备较高的可配置
性,适用范围广,对资源环境以及FPGA的性能要求不高,覆盖性范围广。但因
适应特定FPGA而进行的配置是具有针对性的,不能直接用在不同的FPGA上。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:41 | 显示全部楼层
    ASIC从站控制专用芯片最常见的是ET1100和ET 1200,他们是有倍福公司生
产专用于Ether CAT从站控制器,是该公司针对自身提出的工业以太网协议定制的。
ET1100和ET 1200作为专用配套芯片,可以直接在硬件中处理Ether CAT数据帧,
具备结构紧凑、成本低、性能高的特点。
    ET1100芯片和ET 1200芯片作为倍福公司开发设计的两款专用ASIC从站控
制器芯片,有着不同特点,适用于不同的应用领域。Ether CAT通信系统要求高更
高,结构更复杂是,更适合选用的从站控制器芯片是ET1100,而ET 1200适用于
更简单的,对成本控制严格,系统空间等约束性更强的通信系统。此外ET1100比
ET 1200更为通用,各种类型的设备皆采用其作为从站控制器,而ET 1200因两个
端口中一个可以作为MII连接标准物理层,另一个可用于LUDS,所以更适用于将
E-bus/LUDS(低压差分信号)作为内部接口的模块化设备。两者的技术参数比较
见表3一1。
602205d5d03a599c1b.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:50 | 显示全部楼层
65235d5d05e5b1c36.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:52 | 显示全部楼层
    ET1100和ET 1200都是由倍福公司开发的专用Ether CAT从站控制器芯片,
专用于处理Ether CAT数据帧。ETII00芯片最重要的部分就是Ether CAT数据帧转
发处理单元,针对Ether CAT协议。在主站与从站通信过程中,从站控制器独立负
责Ether CAT协议,数据收发与从站微处理器无关,只受限于从站控制器芯片本身
性能。在简易从站中,可以不使用从站微处理器,直接通过从站控制器芯片ET1100
采用数据收发端口的方式实现输入输出,从站控制器芯片ET1100可支持4个数据
收发端口。通常情况下从站控制器与从站微处理器连接,连接方式常见的有SPI
和MCI两种方式,本项目采用SPI串行模式。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:53 | 显示全部楼层
4975d5d066af3ccd.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:53 | 显示全部楼层
771075d5d067a70479.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:53 | 显示全部楼层
948765d5d0697a96f7.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:57 | 显示全部楼层
    ET1100芯片只支持MII接口的以太网物理层PHY器件,MII接口在设计时,
考虑到降低处理数据和转发数据可能存在的延迟,对MII接口进行了优化。也因
此,选择PHY器件时必须需要满足一下要求:首先要求接收和发送数据有的是趋
于稳定的延时,15}s以内检测不到连接响应则认为连接丢失;其次PHY器件使用
时钟源与从站控制器相同,时钟频率为2_SMHz;再次,支持配置波特率和通信方
式是否为全双工,PHY器件还必须有指示信号来标识是否为全双工连接模式;另
外,由于ET1100和微处理器供电电压都为3.3V} PHY的供电电压也因为3.3 V
就要求PHY的功耗相对更低。
    基于以上条件,本项目选择PHY器件为KS8721BL芯片,KS8721BL由Micrel
公司生产,KS8721BL具有以下特点:
    1)适用于多种物理层连接,如:100BASE-TX,  100BASE-FX,  IOBASE-T;
    2)供电电压支持3.3 V和 2._5V;
    3)功耗低,在供电电压为3.3 V,功率消耗小于340Mv,还支持省电模式;
    4)完全符合IEEE802.3协议标准;
    _5)支持多种接口方式,如MII, RMII;
    7)支持10/100Mbps波特率设置;
    8)支持全、半双工式的自动协商或设置选择,且具备指示LED;
    由以上特点可知,KS 8721 B L完全满足本项目使用要求。在使用KS 8721 B L时,
配套接了以太网数据变压器H1102,该变压器由PULSE公司生产,除太网数据变
压器还连接了RJ4_5连接器。连接以太网数据变压器的作用有:抑制杂波,增强隔
离度,降低设备之间的相互影响;增加祸合、降低干扰,因此可以增加传输距离,
增强传输信号。以太网物理层PHY器件KS8721BL与变压器和RJ4_5连接器连接
关系见图3-10

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:57 | 显示全部楼层
590005d5d0787c9afe.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:57 | 显示全部楼层
266565d5d079273efe.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:58 | 显示全部楼层
    从站控制器ET1100自身EEPROM中存储配置信息及其他功能单元的信息,
其EEPROM接口为从站信息接口,通过该接口获取设备信息。要的设备相关信息,
称为从站信息接口。EEPROM为支持反复读写,EEPROM中数据掉电后不会丢失,
常用语存储配置信息、固定参数的上电需使用且不会频繁变化的信息。
    EEPROM中内容包括以下几个区部:第一部分,ESC寄存器配置区。该部分
区域包括如PDI控制寄存器配置等内容,在从站控制器上电或者复位运行后读取
并写入对应寄存器,这部分配置信息读写采用和校验,己保证数据读写的正确性;
第二部分,产品标识区。这部分是ET1100出产就写入的,包括生产商家标识,产
品编号等者部分内容是芯片生产厂商写死的,原则上不支持修改;第三部分,硬
件延时区。这部分包括数据接收端口的延迟、以及信息处理延时等延时信息;第
四部分,标准邮箱通信SM配置区。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:58 | 显示全部楼层
656335d5d07b6f254e.png

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 16:58 | 显示全部楼层
    FMMU实现从站的物理存储地址映射到网段内逻辑地址实现从站的逻辑寻址,
SM则实现主站与从站之间的数据交换。SM通道的功能是划分存储空间,将存储
空间划分为若干大小一定的缓存区,访问这些缓存区由硬件控制实现。在配置SM
通道时,需要对划分缓存数量及每个缓存区大小以及传输方向进行配置。从站周
期通信通常采用缓存模式接收新数据,该模式需使用3个缓存区保证通信效率;
而非周期通信通常采用的邮箱模式仅需使用1个缓存区即可,通过握手方式保证
传输数据的时序。

使用特权

评论回复
goodluck09876|  楼主 | 2019-8-21 17:07 | 显示全部楼层
758115d5d09d5aa5e9.png

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则