瑞薩電子的 R-IN32M3 模塊終于為 EtherCAT 做好了準備。在硬件完好無損的情況下，只需更新固件即可支持三種主要協議：EtherCAT，在現有 PROFINET 和 EtherNet/IPTM 之上。

在這里，我將介紹使用此 R-IN32M3 模塊的 EtherCAT 兼容產品的開發(fā)。

什么是 EtherCAT?？

EtherCAT? 是由德國倍福自動化開發(fā)的開放式現場網絡，由 EtherCAT 技術集團 （ETG） 管理和運營。

EtherCAT 的物理包格式與 IEEE802.3 中規(guī)定的以太網幀相同，但幀中具有原始數據格式。最大的特點是采用“On-the-Fly”方式進行高速、高效的通信。

從主設備發(fā)送的數據包數據依次傳輸到通過以太網電纜連接的每個從設備，然后折疊回主設備（圖 1）。在這個周期中，每個從機直接讀取和寫入數據到數據包數據的適當部分。

為了實現這種獨特的通信方式，EtherCAT 從設備需要專用的硬件，但 R-IN32M3 模塊可以通過集成 EtherCAT 從控制器 （ESC） 和專用協議棧的 R-IN32M3-EC 輕松實現 EtherCAT 從設備。

圖 1 EtherCAT 通訊

什么是“R-IN32M3 模塊”？

瑞薩已經發(fā)布了多種工業(yè)以太網兼容的 LSI，但有時我們會聽到客戶的聲音，即使用 LSI 制作的小批量項目的開發(fā)周期和成本不匹配。R-IN32M3 模塊是一款可以響應此類聲音的產品。通過SPI通信連接主機MCU，可以快速開發(fā)工業(yè)以太網設備。

顯著特點：

一體式緊湊型硬件

內置三大工業(yè)網絡協議

高效的開發(fā)環(huán)境

通過在現有 EtherNet/IP 和 PROFINET 之上增加 EtherCAT 支持，R-IN32M3 模塊可以通過這三種協議支持近 75% 的工業(yè)以太網市場需求。通過更新到從瑞薩網站下載的最新固件，它可以在不改變硬件的情況下支持 EtherCAT。

以 EtherCAT 為例，大部分協議處理是由專用硬件完成的，因此可以在較短的時間內完成通信操作，但通過認證測試仍需要大約 6 個月到 1 年的時間。R-IN32M3模塊也可以縮短到2-6個月左右。

圖 3 顯示了開發(fā)通用工業(yè)以太網設備和使用 R-IN32M3 模塊的成本（持續(xù)時間或費用）的粗略圖。

圖 3 開發(fā)流程

讓我們看一下下面的每個開發(fā)步驟。

硬件設計

首先是板卡開發(fā)。R-IN32M3 模塊包括 EtherCAT 所需的所有部件，例如帶有外圍電路的雙端口 RJ-45 連接器、EtherCAT 從控制器 （ESC） 和 EtherCAT 所需的 EEPROM。該板只需連接一個用于串行通信 （SPI） 的 9 針接頭與主機 MCU，并為 EtherCAT 添加 LED 和 ID 選擇開關電路。

該模塊的設計考慮了以太網一致性測試和各種可靠性測試，可顯著降低開發(fā)成本

圖 4 框圖

協議棧

的實現 最大的特點之一是所有協議棧都包含在模塊的固件中，這帶來了顯著的成本優(yōu)勢，因為它不需要從協議供應商處購買。

此外，R-IN32M3 模塊的固件將隨著協議標準大約每年一次的更新免費更新。能夠降低 TCO（總擁有成本）也是一大優(yōu)勢，包括由于協議更新導致的維護成本。

應用程序開發(fā)

對于主機 MCU 固件開發(fā)，請根據硬件規(guī)格移植瑞薩電子提供的示例軟件。圖 5 顯示了主機 MCU 示例軟件的總體流程，它具有簡單的軟件結構，可以在 appl_loop（） 中實現用戶應用程序。

圖 5 示例軟件流程

協議認證

為了不僅推出 EtherCAT，而且推出兼容各種工業(yè)以太網協議的產品，您的產品必須通過協議協會的認證。這需要一定的專業(yè)知識，但是 R-IN32M3 模塊已經獲得了 ETG 認證，并結合了 R-IN32M3-Module-Solution-Kit 和 SK-S7G2 Starter Kit 的配置。通過使用 ETG 提供的一致性測試工具 （CTT） 預先檢查，它會毫無問題地通過。

結論

描述了使用 R-IN32M3 模塊開發(fā) EtherCAT 從設備。支持PROFINET和EtherNet/IP等多種協議也是R-IN32M3模塊的一大特色。換句話說，完全不改變硬件就可以創(chuàng)建對應多種協議的產品。