在探索EtherCAT总线伺服驱动器的硬件方案时,我们发现有多种策略可供选择。首先,我们可以采用纯粹的总线驱动器,完全依赖于EtherCAT进行指令和操作,这种设计通常涉及到ESC+DSP、FPGA(IP核)+DSP或单一FPGA(软核/硬核+IP)的组合。KPA从站协议需要被加载到DSP、软核或者硬核上,这其中最具挑战性的部分是FPGA的IP核心与软核技术以及内部高速总线的应用和调试。
其次,我们也可以选择将传统驱动器与EtherCAT结合,实现同时支持两种通信方式。这类设计可能包括ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(IP核心)+DSP,ARM+ESC等方案。在主流市场中,有许多ESC选项可供选择,如倍福的ET1100/ET1200,Microchip的LAN9252,以及赫优讯的Netx51/52等。
此外,还有一些集成CPU与ESC功能于一体的解决方案,如TIAM335X,英飞凌的XMC4800,以及瑞萨电子公司生产的一系列RZ/T型号。无论采取哪一种设计,每种EtherCAT伺服驱动器都需要考虑几个关键因素。
重要概念:
IP核心:从站IP核心是一种特殊类型的人工智能网络处理单元,它能够代替传统的地面电路控制单元来执行数据链路管理和同步事件处理。不过,即使使用了这种高级技术,也仍需通过KPA从站协议栈来完成实际通信过程。
FPGA:为了在Field-Programmable Gate Array中实现 EtherCAT 功能,可以利用内置功能如 FMMUs, SyncManagers, DCsupport 和 PDI 来配置通讯模块。此外,可用的两种方法包括直接集成 ESC 与 软件微控制器 到 FPGA 中,并通过片内总线交互,或仅使用 FPGA 进行 EtherCAT 功能,然后通过 SPI 或 并口 总线连接至外部主机。而所谓“硬核”则指的是比如 Xilinx 的 ZYNQ 类型芯片。
综上所述,无论是 DSP、ARM还是简单的一款 51 或 AVR 单片机,它们都是微控制单元的一部分,而由这些微控制单元与地面电路控制单元共同构成的一个复杂设备必须遵循特定的通信规则才能正常工作。在整个开发过程中,不管是基于真实的地面电路控制单元还是 IP 核,都只需在一个微控制单元上加载对应协议,并确保该设备能够有效地与地面电路控制单元之间进行数据交换。这是一个非常重要但相对简单的问题,因为所有关于数据帧格式等问题都会由专门的地面电路 控制 单位负责处理,而我们只需要关注如何正确地发送和接收信息即可。