在工業(yè)控制系統(tǒng)和工廠或過程自動化設備當中，大量存在傳統(tǒng)的現場總線通信設備，隨著智能制造、工業(yè)4.0的發(fā)展，傳統(tǒng)現場總線越發(fā)表現出其不足，如數據傳輸速率受限，難以滿足高速數據的要求；其二，現場總線網絡拓撲的靈活性不足，限制設備數量和連接方式；再者，現場總線的實時響應速度也因為技術瓶頸而受到限制；當然還有其他的一些問題。

為此，走向高速數據傳輸、支持靈活網絡拓撲、較高的實時性、確定性和低延時網絡應用成為主流和市場趨勢。工業(yè)以太網（Industrial Ethernet）是基于IEEE 802.3（Ethernet）的強大的區(qū)域和單元網絡，是專門針對工業(yè)控制系統(tǒng)和工廠或過程自動化設備設計的網絡通信技術。它在技術上與商用以太網（即IEEE 802.3標準）兼容，但產品和應用有所不同。對比于傳統(tǒng)的工業(yè)現場總線，工業(yè)以太網能夠滿足工業(yè)現場在材質選用、產品強度、適用性、實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性、本質安全性等方面的特殊需求。按照協議分類，工業(yè)以太網可以分為EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP、時間敏感網絡（TSN）等。

為了聚焦工業(yè)4.0核心需求，探討工業(yè)以太網技術演進方向，解析瑞薩電子在工業(yè)以太網領域的創(chuàng)新優(yōu)勢，推動產業(yè)合作與生態(tài)共建，瑞薩電子將于2025年3-4月在全國六大城市（深圳、廣州、北京、蘇州、西安、上海）巡回舉辦以《芯引擎——為工業(yè)以太網打造芯動力》為主題的，2025瑞薩工業(yè)以太網技術日，為工程師與企業(yè)決策者提供實時通信技術最佳解決方案，通過案例剖析、現場演示、動手實踐，全方位解讀瑞薩電子最新EtherCAT/PROFINET/EIP解決方案，洞察行業(yè)發(fā)展趨勢，助力企業(yè)高效開發(fā)更具競爭力的工業(yè)以太網產品。

瑞薩電子在工廠或過程自動化上有著悠久且長遠的戰(zhàn)略部署。從系統(tǒng)的控制層，有瑞薩電子RZ/RA/RX MCU/MPU針對PLC，PLC IO、耦合器、工業(yè)網關等不同解決方案；在現場域層面，瑞薩電子也發(fā)布了集成高精度模擬前端和數字于一體的MCU，應用于工廠高精度傳感器，如溫度調節(jié)器、記錄儀和壓力表等傳感器設備上，與此同時，基于IO-Link的數字、雙向、串行傳輸標準的IO-Link Hub/主站等參考設計；還有廣泛應用在機器人手臂、伺服電機驅動、變頻器控制等應用領域，瑞薩電子有支持多工業(yè)以太網協議與電機驅動于一體、集成度高的MCU/MPU等。最后，隨著邊緣側AI（人工智能）以及基于IEC61508標準的，符合TUV安全等級SIL3的功能安全的發(fā)展，如何與工業(yè)自動化應用融合也成為瑞薩電子深入探討課題及重點部署。

回歸到此次技術日，瑞薩電子主要討論了工業(yè)以太網產品、解決方案等部署。截止目前為止，瑞薩電子的MCU/MPU已經可以覆蓋了主流75%的工業(yè)以太網協議，如：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP、Modbus TCP等。以上75%主流的工業(yè)以太網協議將由瑞薩電子原廠直接免費提供，客戶可以快速的構建自己的工業(yè)以太網協議產品。其他的工業(yè)以太網協議，如CC-LINK，POWERLINK 等則可通過瑞薩合作伙伴擴展支持。

那么，為什么瑞薩會在工業(yè)以太網這塊重點部署呢？瑞薩電子在這一塊技術上的核心優(yōu)勢有哪些呢？

首先，瑞薩電子對主流的工業(yè)以太網協議（這里主要指：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP）均通過了認證，并獲得了一致性測試的認證證書；除此之外，對于EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP工業(yè)以太網協議，瑞薩電子也是免費提供的，客戶無需另外付費評估或量產。針對于Profinet工業(yè)以太網協議，瑞薩電子也在2025年3月10日正式宣布面向其RZ/T和RZ/N系列工業(yè)網絡系統(tǒng)微處理器（MPU）推出經認證的PROFINET IRT和PROFIdrive軟件協議棧。初始軟件版本適用于專為伺服電機控制應用設計的RZ/T2M MPU，同時適用于面向工業(yè)物聯網網關應用（如遠程IO或工業(yè)以太網設備）的RZ/N2L。使用搭載該軟件協議棧的瑞薩產品，可以簡化客戶設備的認證過程。

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如西門子Efrossini Tsouchnika，Vice President Control at Siemens Digital Industries評論：“工業(yè)客戶現在可以在PROFINET生態(tài)系統(tǒng)中享受瑞薩電子提供的無縫集成選項，我們期待在瑞薩電子投資PROFINET技術的未來迭代時繼續(xù)合作?！?/p>

”

其次，瑞薩電子全面支持TSN下一代千兆工業(yè)網絡。目前，瑞薩電子的MCU/MPU產品線都支持以太網子系統(tǒng)的多種配置，比如通過多路復用實現各種3x EtherCAT，2x EtherCAT+1x Ethernet或者3x Gigabit TSN等多種不同的以太網協議配置，并集成了集成TSN交換機和Beckhoff的EtherCAT IP，避免了互操作性問題；內置的千兆TSN（基于IEEE802.1Q開發(fā)的一套協議標準）交換機，并搭配內置的千兆MAC，支持時間同步（802.1AS-2020，802.1AS-Rev）、數據調度和流量整形（Qbv）和幀搶占（Qbu/Qbr）等TSN協議族來實現數據在同一網絡的實時、確定性傳輸，保證對實時性要求高的不同應用場景需求。

針對瑞薩發(fā)布PROFINET SDK軟件包，瑞薩電子將提供一站式的Profinet的解決方案：從芯片本身來看，RZ/T2M以及RZ/N2L均能支持西門子原生態(tài)的Profinet協議棧及Profidrive行規(guī)，相應的參考板可以支持客戶快速評估Profinet的功能、性能指標，加速原型機的開發(fā)，減少開發(fā)周期。從軟件層面，除了底層驅動，瑞薩也將免費提供通過一致性測試，并獲得Profinet協議棧的認證證書。

瑞薩電子提出的PROFINET解決方案的概念是基于瑞薩電子和西門子公司間的子授權，并在西門子RPOFINET的原生態(tài)協議棧上進行相關移植，實現硬件驅動和堆棧之間的接口（EDDR），并提供PROFINET協議棧和低層級驅動的源代碼、相應的應用程序示例代碼和軟件文檔?？蛻艨梢詮娜鹚_獲得PROFINET協議棧的授權，使用該協議棧連同RZ/T2M或RZ/N2L產品進行開發(fā)和生產，幫助客戶快速構建基于Profinet規(guī)范的工業(yè)自動化設備。瑞薩Profinet SDK軟件包包括但不僅限于：

Application Class：RT&IRT

Conformance Class：CC-B&CC-C

Cycle time：min.250us

Netload Class：III

Conformance Test：CTT2.44

除此之外，瑞薩還在深圳辦公室搭建了完整的Profinet一致性預測試實驗室，凡是購買了瑞薩電子RZ/T2M或者RZ/N2L并基于瑞薩提供的Profinet協議棧開發(fā)的設備，均可以通過官方渠道免費申請測試。

接下來，我們介紹一下瑞薩在工業(yè)以太網協議方面的產品，從協議本身分為多協議或單協議；基于應用側重點不同，如PLC/驅控一體的，則以RZ/T2H，N2H為代表；側重在伺服電機控制/機器人手臂/變頻器，則以RZ/T2M，RZ/T2L為主；側重工業(yè)網關，網絡控制器，遠程IO的則以RZ/N2L為主。

下面我將為大家著重介紹我們去年剛發(fā)布的RZ/T2H，N2H系列家族產品。該產品包含4個A55內核，主頻高達1.2GHz和2個主頻高達1.0GHz的R52內核，并各自內置了512KB的TCM（緊耦合內存），核間共享2MB的系統(tǒng)內存RAM；網絡通信部分，內置3個GMAC，帶TSN千兆網交換機，支持4個千兆的以太網端口，支持EtherCAT，Profinet RT/IRT，Ethernet I/P，CC link IE Basic，TSN， OPC UA over TSN，內嵌了支持多達9軸的電機外設，包括PWM，Delta-Sigma接口，3個單元的12bit ADC以及16個通道的編碼器接口（N2H=14個通道）；內存方面支持位寬32bit的LPDDR4，帶eMMC，支持2個通道的第三代PCIe以及其他的通信接口，如2路的CAN-FD，18個通道的串口，4路SPI，3路I2C等。

RZ/T2H，N2H家族系列產品是瑞薩第一款集成高性能處理能力和實時控制硬件架構的MPU：四核Cortex A55 CPU @1.2GHz以Linux系統(tǒng)主導高算力并處理復雜應用；而雙核Cortex R52 CPU @1.0GHz，支持大容量TCM，低延遲外設總線LLPP外，還可以支持裸跑或RTOS，特別適合應用電機驅動實時響應的應用當中。優(yōu)勢二：是瑞薩第一款支持多協議、主從一體的MPU，Coretex A55內核移植了開源的EtherCAT主站IGH協議、4路千兆以太網端口可以按照系統(tǒng)的不同應用，靈活配置，支持多種不同的網絡拓撲！優(yōu)勢三：也是目前業(yè)界首款單芯片支持多達9軸電機控制，簡化電路設計，特別適合于多軸的機器人手臂等應用領域：

瑞薩官方還提供了9軸的電機控制參考板，該demo板包含RZ/T2H的評估板，變頻板（電源板）以及一個轉接總線板，支持9個24V交流伺服電機，電機速度和位置可通過PC工具進行控制。

您也可以去瑞薩官網購買RZ/T2H評估套件來評估芯片不同的功能，也可以通過我們的合作伙伴米爾科技購買RZ/T2H的核心板或者評估板（功能各不相同）

當然，相信大家對我們已經量產的RZ/T2M，T2L， N2L也不會太陌生，該系列的產品均采用Cortex R52 CPU，主頻高達800MHz。以RZ/T2M作為高性能伺服電機驅動首選為例，RZ/T2M內置2個高達800MHz的Cortex-R52處理器，帶浮點運算單元，支持多協議以太網EtherCAT，Profinet RT/IRT， Ethernet I/P，CC link IE Basic，TSN，OPC UA over TSN。帶有專用的編碼器接口，如A-formatTM，BiSS-C，EnDat2.2，Tamagawa， HIPERFACE DSL，支持2軸伺服驅動。RZ/T2L則是在RZ/T2M的基礎上，減少一個Cortex R52內核，主頻同樣支持高達800MHz，只支持EtherCAT從站協議，是瑞薩其中一款高性價比的EtherCAT從站控制器RZ/N2L則作為爆款工業(yè)網絡MCU，特別適合應用在工業(yè)網關，網絡通信模塊，IO或耦合器等應用場合，它具備3個千兆的以太網端口，帶TSN交換機并支持多協議工業(yè)以太網，內置的并口總線或串行接口可以方便對接原來的系統(tǒng)控制MCU，幫助原來系統(tǒng)往工業(yè)以太網通信升級，RZ/N2L擁有和RZ/T2系列的無縫架構和外設，使用戶能夠重復使用軟件資產并降低研發(fā)成本。

基于上面的產品，瑞薩電子聯合我們的合作伙伴開發(fā)了一些列的針對工業(yè)以太網或者工業(yè)自動化領域應用的解決方案。這里主要介紹兩塊，一個是基于RZ/N2L做的多協議的工業(yè)網關解決方案，該解決方案通過收集終端現場數據，并通過專用總線（如：RS485、CAN）或其他工業(yè)以太網協議（如：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、Ethernet/IPTMec）傳輸到網關。

另外一個是EtherCAT交流伺服解決方案，該解決方案由三個部分組成：系統(tǒng)控制、逆變驅動控制和電機編碼器，這些不同部分既以物理方式隔離，同時又保持高度互連。