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[FPGA] FPGA设计EtherCAT主站的方法和常见问题

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feihufuture|  楼主 | 2021-7-18 17:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 feihufuture 于 2021-7-19 14:03 编辑

#申请原创#  @21小跑堂 作者从事EtherCAT等实时工业网络及运控产品的开发多年。基于FPGA的EtherCAT主站,是不少公司的明智选择。无论是实时性,灵活性,还是性价比均可有很好的保证。


3174260f3ee183584f.png


一、基于FPGA的EtherCAT主站的设计方法


FPGA模块主要分为五部分:初始化、状态机、PDO、SDO、同步。


1)初始化模块


初始化主要工作是搜集网络拓扑结构、搜集各个节点的信息内容、初始化各个节点的时间系统与初始同步。


2)状态机模块
该模块主要实现各个节点的状态机转化。
INIT->预运行->安全运行->运行
3303160f41d1b87136.png


3)PDO模块
该模块实现PDO数据的准备、发送、接收。


1854460f41de5558f3.png



4)SDO模块
该模块实现SDO数据的准备、发送、接收。



5)同步
该模块实现动态时间同步。





将以上五个模块设计完成,加上与ARM/DSP/CPU通信的通信接口,以及与运控相关的模块(模拟量、IO、手轮等),即可实现整个设计。




二、基于FPGA的EtherCAT主站的常见问题


1)初始化模块中,访问节点EEPROM的方式理解比较绕


2)状态机转移中,出现转移不成功,记得读取节点0x134寄存器,查看错误代码,根据错误代码来查看具体不能转移成功的原因。
这里,会出现林林总总的原因,只要对照手册,基本都能解决。
这里,也是整个主站设计中,比较耗时间的问题之一。


3)PDO模块中,部分厂家对设置寻址和逻辑寻址有特殊要求,需要注意。


4)SDO模块中,部分厂家支持FMMU来进行数据访问,部分厂家仅支持寄存器来进行数据访问。


5)同步模块中,出现从站之间的同步问题,主站和从站之间的同步问题,出现产品应用与主站之间的同步问题。
关于同步算法,也是最耗时间的问题。
关于同步方案,可以以FPGA主站作为同步源,也可以以第一个伺服作为同步源;后者难度高点,但作者经历前者的产品应用多一些。


三、EtherCAT主站方案的比较


开发时间层面:基于ARM的开源linux主站最优,基于ARM+FPGA的主站次之


产品成本层面:基于FPGA的主站最优,基于ARM的开源linux主站次之


产品性能层面:基于FPGA的主站最优,基于ARM+FPGA的主站次之














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理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油哦!

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Candic12e| | 2021-7-22 22:08 | 显示全部楼层
FPGA挺不错 是不是现在都缺货啊

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feihufuture 2021-7-23 09:06 回复TA
原价的缺货,涨价的不缺货 
Charlotte夏| | 2021-7-22 22:08 | 显示全部楼层
FPGA 真强,能玩的动的都是大佬

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B1lanche| | 2021-7-22 22:09 | 显示全部楼层
请问 学FPGA 用哪款开发板入门比较好?

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feihufuture 2021-7-23 09:04 回复TA
不需要开发板,仿真即可! 
alxd| | 2021-7-22 22:10 | 显示全部楼层
FPGA 开发复杂吗?和正常MCU开发有啥不一样呢?

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评论

feihufuture 2021-7-23 09:05 回复TA
FPGA设计是PCB布线,只不过布线的元器件变成了微观的小颗粒; MCU开发只是语言和架构的掌握,对底层的小颗粒不关心! 
不是绵羊| | 2021-7-23 08:35 | 显示全部楼层
好深奥,隔行如隔山

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