在构建EtherCAT总线伺服驱动器时,存在多种硬件策略可供选择:(1)纯网络驱动器,不含有脉冲、模拟信号或液晶显示等外围设备。所有命令和操作均通过EtherCAT进行处理。这一方案包括ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(IP核)+DSP,以及ARM+ESC。主流的ESC产品包括倍福的ET1100/ET1200,Microchip的LAN9252,以及赫优讯的Netx51/52等。此外,一些集成CPU与ESC功能于一体的方案,如TIAM335X,英飞凌的XMC4800,以及瑞萨电子RZ/T系列,也值得考虑。
无论采取哪种 EtherCAT 伺服驱动器设计,其关键对比如下:
重要概念解析:
关于IP核心:从站IP核心是一种实现从站功能的方式,它类似于传统ESC产品,如ET1100/ET1200,但可以被视为一种替代品。尽管使用IP核心来实现从站可能会减少硬件复杂性,但它仍然需要KPA从站协议栈来完成实际通信。
关于FPGA:为了在FPGA中实现EtherCAT功能,我们通常使用IP核技术来配置相关组件,如FieldbusMemoryManagementUnits(现场总线内存管理单元)、SyncManagers、DCsupport以及PDI接口。
FPGA实施方式分为两种:一种是在FPGA内部集成一个软核微控制器,然后通过片内总线与主机交互;另一种是仅在FPGA上执行EtherCAT功能,并通过SPI或并行接口将其连接到外部主机。FPGA硬核通常指的是具有完整处理能力的心智单元,如Xilinx ZYNQ。
总结来说,无论是基于DSP、ARM还是更简单的单片机如51或者AVR,从站开发都涉及到μC与ESC之间协同工作,以确保遵循从站协议并通过PDI接口获取所需数据。在大多数情况下,从站在设计过程中并不直接涉及到EtherCAT数据帧,这些任务由专门用于通信处理的大型电路芯片负责。而对于μC,只需加载正确的从站协议,并适当地调配μC与ESC之间交流机制,即可成功完成整个系统。