實(shí)時(shí)控制技術(shù)滿足實(shí)時(shí)工業(yè)通信發(fā)展的需求——第3部分

本系列技術(shù)文章的第1部分介紹了用于C2000?微控制器（MCU）的EtherCAT從站堆棧解決方案的市場(chǎng)機(jī)遇，并介紹了從站堆棧開(kāi)發(fā)快速入門的三個(gè)階段指南。第2部分詳細(xì)說(shuō)明了TI C2000 MCU EtherCAT實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。在第3部分中，我們將詳細(xì)介紹自行開(kāi)發(fā)從站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序的三個(gè)階段，并介紹TI C2000 controlSUITE?軟件中的EtherCAT包如何為每個(gè)階段提供支持。

鑒于EtherCAT技術(shù)和C2000 MCU運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用在軟件方面有待支持，客戶也在此方面提出了請(qǐng)求，TI利用其嵌入式軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和C2000 MCU架構(gòu)知識(shí)創(chuàng)建了一套軟件解決方案，旨在幫助開(kāi)發(fā)IT C2000實(shí)時(shí)控制MCU的EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)。軟件包將幫助您：

• 評(píng)估從站節(jié)點(diǎn)的堆棧。

• 驗(yàn)證自定義硬件的正確操作/連接。

• 使用您的硬件和ETG分發(fā)的堆棧創(chuàng)建一個(gè)完整的從站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序。

第一步：評(píng)估C2000 EtherCAT節(jié)點(diǎn)（堆棧和硬件）

C2000 EtherCAT技術(shù)支持中，包含的第一個(gè)軟件解決方案旨在讓您輕松快速熟悉基本解決方案。利用用于EtherCAT主節(jié)點(diǎn)的TwinCAT Pc軟件、簡(jiǎn)易“echoback”示例應(yīng)用以及EtherCAT從站和C2000 Delfino MCU controlCARD套件，您可在幾分鐘內(nèi)在工作臺(tái)上構(gòu)建多節(jié)點(diǎn)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。

EtherCAT “slave demo”項(xiàng)目是EtherCAT controlCARD的二進(jìn)制映像發(fā)布，針對(duì)包括從堆棧二進(jìn)制版本在內(nèi)的C28x CPU進(jìn)行了優(yōu)化。因此，您需要做的就是對(duì)C2000 MCU進(jìn)行編程，并將CAT5電纜連接到EtherCAT主站——TwinCAT PC/PLC。

圖1：C2000 MCU開(kāi)箱即用的EtherCAT從站演示和評(píng)估解決方案

該評(píng)估項(xiàng)目將幫助您回答以下問(wèn)題：從外部EtherCAT控制器（ET1100）到C2000 MCU的傳輸延遲是多少？該解決方案對(duì)中央處理單元（CPU）帶寬要求是多少？硬件抽象層（HAL）和從堆棧的內(nèi)存占用量是多少？

下載最新的controlSUITE軟件后，您可通過(guò)在controlSUITE開(kāi)發(fā)套件項(xiàng)目中執(zhí)行設(shè)置文件“EtherCAT_Slave_Demo_Code_v01_00_00_00_setup”來(lái)安裝演示和評(píng)估示例。

第二步：驗(yàn)證您的EtherCAT硬件

第二種軟件解決方案讓您從基于TI controlCARD工具，轉(zhuǎn)變?yōu)閹椭孕虚_(kāi)發(fā)硬件。EtherCAT社區(qū)將可編程控制器的接口稱為處理器數(shù)據(jù)接口（PDI）。您可在適用于高性能MCU的EtherCAT接口參考設(shè)計(jì)找到并行PDI，“ASYNC16”（C2000 MCU外部存儲(chǔ)器接口[EMIF]）和串行PDI（C2000 MCU串行外設(shè)接口[SPI]）的參考硬件設(shè)計(jì)。該軟件項(xiàng)目將幫助您驗(yàn)證“從MCU到線路”構(gòu)建的硬件接口是否正確。

由于硬件抽象層（HAL）測(cè)試應(yīng)用程序（參見(jiàn)圖2）可與TwinCAT主節(jié)點(diǎn)通信，因此該軟件項(xiàng)目可幫助您驗(yàn)證EtherCAT控制器（例如ET1100）的物理PDI接口（EMIF和SPI端口），以及物理層（PHY）和以太網(wǎng)是否都已正確連接。

這種情況下，您無(wú)需EtherCAT從站堆棧來(lái)驗(yàn)證硬件連接。與第一步中有所不同，HAL測(cè)試項(xiàng)目可用作源代碼，以幫助驗(yàn)證或使C2000 MCU適用于EtherCAT控制器的其他物理接口。

圖2：C2000 MCU HAL測(cè)試應(yīng)用程序

第三步：自行創(chuàng)建EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)解決方案

最后，如設(shè)計(jì)人員需要將經(jīng)驗(yàn)證的硬件與EtherCAT堆棧集成時(shí)，EtherCAT應(yīng)用參考項(xiàng)目提供了一個(gè)逐步講解的示例。該項(xiàng)目包含構(gòu)建示例EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)（初始化、HAL、echoback應(yīng)用程序）所需的源代碼。EtherCAT從站堆棧本身除外，您必須通過(guò)EtherCAT技術(shù)組獲得從站堆棧。它作為從站堆棧配置（SSC）工具的一部分進(jìn)行分發(fā)。

圖3：C2000 MCU本機(jī)EtherCAT從站堆棧參考開(kāi)發(fā)框架

如果您的配置工具版本不支持C2000 MCU，那么controlSUITE項(xiàng)目會(huì)包含一個(gè)補(bǔ)丁，可在下拉處理器選擇對(duì)話框中為您提供C2000 MCU（以及ASYNC16和SPI PDI選項(xiàng)）。有關(guān)如何使用SSC插入代碼的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱“EtherCAT解決方案參考指南”。

現(xiàn)有兩種項(xiàng)目配置可供選擇：

• 在代碼更改頻繁的項(xiàng)目初始階段，基于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）的項(xiàng)目通常很有用（編程閃存花費(fèi)的時(shí)間較少）。

• 當(dāng)代碼更加成熟并準(zhǔn)備好通過(guò)目標(biāo)C2000 MCU的電源循環(huán)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，基于閃存的項(xiàng)目通常很有用。

通過(guò)在ControlSUITE軟件中發(fā)布EtherCAT Slave和C2000 Delfino?MCU controlCARD套件以及EtherCAT解決方案參考，您可快速啟動(dòng)開(kāi)發(fā)直接在C2000 MCU上運(yùn)行的EtherCAT從站堆棧。