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工业以太网向EtherCAT®及更高标准发展之路
时间:2023-02-28 16:57:32    浏览次数:504

自2012年以来,Microchip一直致力于耕耘EtherCAT市场,于2015年推出了首款EtherCAT器件控制器(ESC)LAN9252。事实证明,Microchip进入该市场获得了成功,同时也收集到市场中存在的痛点的反馈。此外,Microchip还发现,用户希望通过一种更容易的方式来满足周期时间和一系列功能的要求,允许其在实现基础上增加价值,并且能更深入地了解EtherCAT的工作方式。

这些反馈促使Microchip开发了第二代ESC解决方案,并于2020年9月推出。LAN9253和LAN9254器件是3端口ESC,配有双集成以太网PHY,支持全双工100BASE-TX收发器和100 Mbps操作。

Microchip在全新ESC中进行的最重要改进是对设计进行了定制,允许设计人员在软件优化极少的情况下满足周期时间目标。此外,新器件还通过缩短设计时间和减少所需的BoM简化了EtherCAT节点的实现。常规EtherCAT实现使用ESC、单片机和EEPROM,EEPROM托管ESC的配置。Microchip开发了一种可高效仿真EEPROM的技术。ESC使用函数调用直接从主机单片机获取指令且不会影响性能,因此无需物理EEPROM。

新的IC还设计了减少定时所需晶体数量的功能。许多工业设计将多轴控制器用于机器人等应用。这些设计可能需要最多六个不同的控制器电路来操作一个多轴机械臂。以前,每个电路都需要对应的晶体来定时。而在新的IC中,采用了一种使用单晶体精确复制六个电路的时钟系统和抖动衰减器的方法,无需另外五个晶体,因此有助于进一步降低系统成本。

这两款器件还提供了其他功能,可简化EtherCAT系统的实现和操作。EtherCAT协议设计为不在物理层进行诊断,因此用户只有在开始出现CRC错误和其他问题时才会知道故障,例如电缆降级。Microchip的设计能够随时监控电缆的状况,允许用户在出现问题之前发现故障,这是工业4.0的一个关键原则。

LAN9253采用QFN封装,尽可能地复制了LAN9252封装的引脚排列,允许客户利用设计提供的改进,并进行最小程度的重新设计。LAN9254具有16个额外的I/O引脚,允许ESC作为简单的控制器工作,无需单片机。由于器件节点使用的帧区域和传输延时已知,因此ESC中的位可以映射到帧和32个I/O线路中的偏移,从而允许现场设备直接连接到EtherCAT网络。

许多客户要求我们包括控制器来提供一体化ESC解决方案。今年,Microchip推出了LAN9255,其中增加了Cortex-M4F单片机。MCU具有足够的速度来满足EtherCAT的要求,同时也可用作控制系统的应用处理器。处理器的浮点单元有助于处理更复杂的算法,例如电机控制所需的算法。此外,还添加了支持SNMP版本3代码的以太网套接字,允许设计人员在将操作技术连接到IT系统时获得更高的灵活性。