1、 工業(yè)以太網(wǎng)概述

工業(yè)以太網(wǎng)是基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)通信技術(shù)，針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景需求進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)展的專用網(wǎng)絡(luò)通信體系。它通過(guò)增強(qiáng)實(shí)時(shí)性、可靠性、抗干擾能力及環(huán)境適應(yīng)性，滿足工業(yè)控制系統(tǒng)中設(shè)備互聯(lián)、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制等關(guān)鍵需求。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能制造產(chǎn)線控制、過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)、軌道交通信號(hào)傳輸、智能電網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控等對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有嚴(yán)苛要求的領(lǐng)域。

2、 工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO介紹

01工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO架構(gòu)

智多晶工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO是基于智多晶SA5Z-50-D0-7F484C FPGA開(kāi)發(fā)，SA5Z-50-D0-7F484C FPGA不僅有豐富的邏輯資源而且內(nèi)嵌了MCU硬核。整個(gè)DEMO采用工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器IP +內(nèi)置MCU 方案，工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器IP是基于工業(yè)以太網(wǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，主要用于處理工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，為從站設(shè)備提供數(shù)據(jù)接口；MCU是應(yīng)用層控制器，通過(guò) SPI 接口與工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器IP進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)主站設(shè)備對(duì)從站設(shè)備數(shù)字量輸入、輸出的應(yīng)用。圖2-1是工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO的整體架構(gòu)。

圖2-1工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO架構(gòu)圖

02工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO實(shí)現(xiàn)功能

數(shù)字量輸出

工業(yè)以太網(wǎng)主站控制從站IO的輸出狀態(tài)，當(dāng)主站需要控制從站IO時(shí)，主站會(huì)下發(fā)指令通過(guò)百兆MII接口發(fā)送至從站控制器IP，從站控制器IP首先解析主站發(fā)送過(guò)來(lái)的報(bào)文，提取出命令及控制信息，然后存入到從站控制器的用戶空間，MCU通過(guò)SPI接口訪問(wèn)從站控制器用戶空間并讀取指令，協(xié)議棧將獲取的指令進(jìn)行解析并執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而控制從站LED燈的點(diǎn)亮與熄滅。

數(shù)字量輸入

工業(yè)以太網(wǎng)主站讀取從站IO的狀態(tài)，當(dāng)主站需要讀取從站IO狀態(tài)時(shí)（利用從站DEMO板上的按鍵模擬IO狀態(tài)變化），會(huì)將讀指令插入到數(shù)據(jù)報(bào)文中，從站控制器IP解析到讀指令后會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，MCU接收到中斷信號(hào)后會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)，獲取從站IO狀態(tài)信息，并通過(guò)SPI接口上傳至從站控制器的用戶空間。當(dāng)主站數(shù)據(jù)幀經(jīng)過(guò)從站時(shí)，從站控制器IP會(huì)將IO的狀態(tài)信息再寫入數(shù)據(jù)幀中，主站接收到返回的報(bào)文后，會(huì)在主站顯示從站的IO狀態(tài)信息。

03DEMO硬件環(huán)境

工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO使用運(yùn)行在PC機(jī)上的倍福（Beckhoff）公司開(kāi)發(fā)的Twincat軟件（Twincat軟件為試用版）作為主站，主站通過(guò)網(wǎng)線連接兩個(gè)從站設(shè)備。從站設(shè)備1是基于某廠商的工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器芯片與意法半導(dǎo)體公司的STM32F405RGT6芯片實(shí)現(xiàn)的數(shù)字IO輸入、輸出模塊；從站設(shè)備2是基于智多晶IST071_SA5Z_50_D0_7F484C_EVB_V3開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)的數(shù)字IO輸入、輸出模塊。工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO硬件連接如圖2-2所示，首先將主站通過(guò)PC機(jī)的網(wǎng)口連接至從站1的網(wǎng)口1，然后將從站1的網(wǎng)口2連接至從站2的網(wǎng)口。

圖2-2 工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器DEMO硬件環(huán)境

3、結(jié)語(yǔ)

工業(yè)以太網(wǎng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，智多晶工業(yè)以太網(wǎng)從站DEMO采用的是工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器IP +內(nèi)置MCU 方案，工業(yè)以太網(wǎng)從站控制器IP基于工業(yè)以太網(wǎng)總線實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)從站方案使用的從站控制器芯片+MCU芯片相比，不僅可以節(jié)省板卡空間和布局布線難度，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，而且還可以降低用戶的成本。