ethercat现场总线协议是由德国倍福公司在2003年提出的,该通讯协议拓扑结构十分灵活,数据传输速度快,同步特性好,可以形成各种网络拓扑结构。
1、ethercat 简介:
ethercat是一个开放架构,以以太网为基础的现场总线系统,其名称的cat为控制自动化技术(control automation technology)字首的缩写。ethercat是确定性的工业以太网,最早是由德国的beckhoff公司研发。
ethercat主站可以用软件,在标准的以太网媒体接入控制器中实现。许多供应商有提供在不同操作系统下的代码,也有许多开源软件或共享软件。
ethercat从站需要特殊的ethercat从站控制器,才能实现飞速传输(processing on the fly)的技术。ethercat从站控制器可以用fpga来实现,且已有现成的代码,此控制器也可以用asic来实现。
2、ethercat 特性:
a. 完全符合以太网标准:
ethercat是对传统的以太网协议进行修改,因此可以与其他以太网协议并存于统一总线。ethercat网络中也可以使用普通的以太网设备,例如以太网线、以太网卡、交换机、路由器等设备。此外,任何具有标准以太网控制器的设备都可以作为ethercat 主站,包括pc计算机、带有以太网控制器的嵌入式设备。
b. 卓越的性能:
ethercat是基于以太网技术,数据传输速度可以达到100mbit/s,是最快的工业以太网技术。ethercat最大利用以太网带宽进行数据传输,有效数据利用率高,可达90%以上。另外ethercat数据帧处理的实时性很高,数据刷新周期小于100us,满足对实时性要求高的场合。ethercat使用高精度的分布式时钟,能保证各个从站节点设备的同步精度小于1us。
c. 简单、低成本:
ethercat结构简单,而无需交换机或集线器,复杂功能的节点设备或简单的i/o节点都可以用作ethercat从站。此外ethercat在网络拓扑方面没有限制,支持多种网络拓扑结构,如线型、星型、树型拓扑结构,以及各种拓扑结构的组合,从而使得设备连接非常灵活。
3、be ckhoff esc ip core for amd fpgas release 3.00:
概述:
beckhoffethercat ip核是一个可配置的ethercat从控制器(esc)。它负责ethercat通信,作为ethercat现场总线和应用程序之间的接口。
a、ethercatip核是作为一个可配置的ip,各项功能可以自定义;
beckhoffip core main features : table 1
b、ethercatip core block diagram
c、端口数据处理顺序
a、0→ethercat processing unit→1 / 1→2 / 2→0
b、0→ethercatprocessing unit→0
c、0→ethercatprocessing unit→1 / 1→0
4、be ckhoff esc ip使用流程:
a. 直接安装,英文目录;
b. 安装过程中提示要加入vender id ,直接跳过 ,需要申请license才能综合;
c. 安装完目录截图如下
d. 安装完后,文件截图
ethercatip core (encrypted vhdl library)
decryptionkeys for encrypted ethercat ip core
ipcore configuration tool (ipcore_config.exe)
exampledesigns
e. 支持的amd 器件包括soc器件和纯fpga器件;
f. 支持的软件版本:
ise14.3 - 14.7
vivado2013.1 - 2013.4, 2014.1 - 2019.3
sdk
5、设计流程图:
6、详细过程如下:
a. 双击ipcore_config目录下的ipcore_config.exe;
b. 填写porduct id;
c. 物理层的一些配置:例如几路端口,phy的接口类型,mii/rgmii/rmii,由客户的phy芯片决定;
d. 网络功能的配置;
e. ecatprocessing /pdi processing/led status;
f. esc跟cpu的接口;
g. 最后一步generate;
h. 生成的文件如下,不同的配置生成的文件有差异;
j. 把生成的文件加入到工程中,截图如下;
k. 导入license,如果没有授权的license,无法综合;
i. 综合、实现后生成bitstream并将其下载到fpga。使用ethercat主机与ethercat从机通信;
j. ethercat从站需要sii eeprom(或其他非易失性存储器),其中包含用于设备识别的ethercat从站信息(esi);
m. 打开sdk,添加应用文件,细节参考readme.txt;
n. 注意事项:
escip 和 phy 不能一起复位,ip核复位后,再让phy复位。 esc in resetstate → phy disabled
7、业控制系统产品架构图:
8、amd推荐方案:
zynq7000 soc器件+ethernet phy(2x100base-t)
9、基于zynq的esc方案框图:
10、amd zynq 优势:
pl端:ethercatslave controller ip容易布署,消耗相应的逻辑资源;
beckoffethercat slave controller ip 应用广,经过市场验证,性能稳定;
beckoffethercat slave controller ip 在amd多个平台上进行过优化,量身定 制。同等功能,相比于其它厂商的平台,消耗资源少5%-10%。
ps端:arm cortex-a9 766mhz,可实现超强的性能及复杂的应用;
11、ethercat resource:
12、一路电流环+svpwm:
以上为amd ethercat方案简介
特别感谢trevor weng提供的协助
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