EtherCAT从站和LAN9252介绍_端口_数据

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EtherCAT从站学习条记——3.2从站掌握芯片ESC先容3.2.1 ESC紧张功能

EtherCAT从站掌握芯片ESC是实现EtherCAT数据链路层协议的专用集成电路芯片。
它处理EtherCAT数据帧，并为从站掌握装置供应数据接口。

ESC构造如图3-2所示，紧张具有以下功能：

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1) 集成数据帧转发处理单元，通信性能不受从站微处理器性能限定。
每个ESC最多可以供应4个数据收发轫口；主站发送EtherCAT数据帧操作被ESC称为ECAT帧操作。

（图片来自网络侵删）

2) 最大64K字节的双端口存储器DPRAM存储空间，个中包括4K字节的寄存器空间和1~60K字节的用户数据区，DPRAM可以由外部微处理器利用并行或串行数据总线访问，访问DPRAM的接口称为物理设备接口PDI(Physical Device Interface)。

3) 可以不用微处理器掌握，作为数字量输入/输出芯片独立运行，具有通信状态机处理功能，最多供应32位数字量输入输出。

4) 具有FMMU逻辑地址映射功能，提高数据帧利用率。

5) 由储存同步管理器通道SyncManager(SM)管理DPRAM，担保了运用数据的同等性和安全性。

6) 集成分布时钟(Distribute Clock)功能，为微处理器供应高精度的中断旗子暗记。

7) 具有EEPROM访问功能，存储ESC和运用配置参数，定义从站信息接口(SII, Slave Information Interface)。

ESC可供应2~4个数据收发轫口，每个端口都可以收发以太网数据帧。
数据帧在ESC内部的传输顺序是固定的，如图3-3所示。
常日，数据从端口0进入ESC，然后按照端口3→端口1→端口0的顺序依次传输。
如果ESC检测到某个端口没有外部连接，则自动闭合此端口，数据将自动回环并转发到下一个端口。

ESC利用两种物理层接口模式：MII和EBUS。
MII是标准的以太网物理层接口，利用外部物理层芯片，一个端口的传输延时约为500ns。
EBUS是利用LVDS标准定义的数据传输标准，可以直接连接ESC芯片，不须要额外的物理层芯片，从而避免了物理层的附加传输延时，一个端口的传输延时约为100ns。
EBUS最大传输间隔只有1 0m，适用于间隔较近的I／O设备或伺服驱动器之间的连接。

3.2.2 LAN9252先容

实现EtherCAT从站必须要有专用的从站掌握器芯片，这一点与从站的繁芜与否无关。
从站实现方案即从站掌握芯片的选择方案有两种：IP-Core方案和ASIC方案。

1) IP-Core方案

从站掌握器可由EtherCAT的IP核实现，其具备可配置的特性，通过EtherCAT的IP核实现EtherCAT和从站之间的数据传输。
通过配置数据传输办法，可实现不同的通信需求，知足不同特性产品的需求。

倍福公司在设计Ether CAT 的 IP 核时没有实例化FPGA资源，未依赖专用FPGA的分外功能，也不须要做针对性的修正也由于如此IP核在FPGA的运用上具备更广泛的适用性。
因此，通过配置EtherCAT的IP核实现知足不同需求的从站掌握器的方案，更适用于FPGA。
IP核虽然相对繁芜，但其具备较高的可配置性，适用范围广，对资源环境以及FPGA的性能哀求不高，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。
目前，主流的FPGA设计厂商都有自己所设计的EtherCAT IP核，但是须要昂贵的授权费，不适用于中小批量场合。

2) ASIC方案

早期市情上的EtherCAT从站掌握器芯片险些都是倍福公司的，比如ET1100，ET1200等。
随着EtherCAT的遍及，很多厂商都推出了自己的ESC芯片，例如瑞萨的R-IN32M3-EC，TI的AM335x，Microchip的LAN9252等。
我司目前紧张运用LAN9252作为从站ESC芯片，其与ET1100的特性比较见表3-1。

ET1100最多支持4个MII，但是由于端口资源有限，如果用4个MII接口就用不了并行总线接口，只能用SPI串行接口。
以是采取并行总线接口，LAN9252和ET1100的MII接口都只能用两个。
同步管理器一样平常都只用到4个，SM0和SM1作为邮箱读写通道，SM2和SM3作为PDO周期性数据读写通道。

如图3-4所示为LAN9252内部功能框图，ESC包含三个MII标准以太网物理层接口，个中两个设有内部PHY。
每个端口都具有自动回环和转发功能，用以收发以太网数据帧，可以灵巧得构成多种拓扑构造。
其他接口中的IIC接口可以挂载EEPROM，用来存储XML设备描述文件；LED接口通过灯的闪烁频率，可以反响当前ESC的运行状态；分布式时钟接口，可以连到EtherCAT从站微处理器MCU的中断引脚上，实现多个EtherCAT从站命令输出好采样输入的时候同步；PDI(Parallel Data Interface)接口用来连接LAN9252与微处理器MCU通信。