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1.產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1.1 netX 90介紹

netX90是基于netX51/52的成功開(kāi)發(fā)的新一代網(wǎng)絡(luò)控制器，其安全性是產(chǎn)品的核心價(jià)值，可實(shí)現(xiàn)具有更高性能的集成，并提高功率效率等級(jí)。在netX90 SoC中集成了兩個(gè)獨(dú)立CPU內(nèi)核 ，其中一個(gè)用于實(shí)時(shí)工業(yè)通訊，另一個(gè)可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。這兩個(gè)CPU之間的數(shù)據(jù)交互仍基于雙端口內(nèi)存DPM結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一的API接口。工業(yè)通訊協(xié)議棧以可加載固件（LFW）形式提供，經(jīng)過(guò)全面的測(cè)試和協(xié)議預(yù)認(rèn)證，應(yīng)用程序軟件開(kāi)發(fā)人員能快速的實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的移植和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

圖1 netX90芯片硬件框圖

無(wú)論netX 90是作為單芯片解決方案，還是作為配有HOST CPU的通訊協(xié)處理器，基于可加載固件（LFW）形式的協(xié)議棧，都可做為單獨(dú)部件獨(dú)立運(yùn)行。其外部HOST主機(jī)接口，不僅能夠滿(mǎn)足過(guò)程I/O數(shù)據(jù)大吞吐量的高速訪問(wèn)，同時(shí)滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)通訊周期的精確時(shí)鐘同步。

1.2 NXHX 90-JTAG介紹

XHX 90-JTAG是赫優(yōu)訊基于netX90芯片自主研發(fā)的開(kāi)發(fā)板，方便客戶(hù)前期評(píng)估測(cè)試，本文測(cè)試以此開(kāi)發(fā)板為主。

圖2 NXHX 90-JTAG硬件框圖

基于netX90的開(kāi)發(fā)板NXHX 90-JTAG，主要特性：

（1）主機(jī)接口：

作為配有Host MCU通訊處理器：8位/16位的并行DPM模式，2xSPI/SQI 串行DPM模式；

單芯片解決方案：16 bit SDRAM，用于以太網(wǎng)PHY的MII，定制化模塊方案。

（2）通過(guò)SPI/SQI為串行DPM（SPM0）提供額外的主機(jī)接口引腳；

（3）用于調(diào)試的JTAG MIPI-20接口；

（4）用于OpenOCD的板載JTAG-to-USB適配器(FTDI)

（5）用于診斷和下載協(xié)議棧固件的板載UART-to-USB的適配器（FTDI）

（6）Mini-B型USB連接器用于通過(guò)FTDI進(jìn)行JTAG-to-USB調(diào)試和UART-to-USB用于診斷及固件下載；

（7）帶有“Link”和“Activity”LED燈的兩個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口

（8）NXHX傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線模塊的接口（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet和CC-Link）

（9）4MB 的SQI Flash

（10）RS-232串口

（11）具有Biss、SSI或ENDat連接的編碼器接口

（12）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）接口

（13）MMIO連接

（14）配置啟動(dòng)模式（Alternative boot mode和Console mode）的開(kāi)關(guān)

NXHX 90-JTAG 開(kāi)發(fā)板有不同的Debug方式：

（1）JTAG-to-USB：連接開(kāi)發(fā)板上Mini-USB接口（X1000），S701 Switch1=OFF；

（2） External  debugger：連接開(kāi)發(fā)板上JTAG接口（X400），S701 Switch1=ON。

1.3 netX Studio CDT配置軟件

netX Studio CDT（C/C++開(kāi)發(fā)工具）是用于Hilscher netX SoC的基于Eclipse的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，可用于以下具體操作：

對(duì)象定義和映射

設(shè)備配置

創(chuàng)建產(chǎn)品文件（構(gòu)建過(guò)程）

將產(chǎn)品文件和可加載固件下載到硬件設(shè)備

離線模擬或在線診斷。

netX Studio CDT工具的應(yīng)用范圍僅限于基于netX的從屬設(shè)備，或者使用可加載的固件進(jìn)行操作，該工具主要用于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)從站設(shè)備的開(kāi)發(fā)。

圖3 netX Studio CDT界面

使用這個(gè)工具可以對(duì)NXHX 90-JTAG開(kāi)發(fā)板進(jìn)行相應(yīng)的配置，并調(diào)試netX 90應(yīng)用程序。

2.EtherCAT Slave協(xié)議棧技術(shù)參數(shù)

Feature	Value
Maximun number of cyclic input data	1024 bytes
Maximum number of cyclic output data	1024 bytes
Acyclic communication (CoE)	SDO   SDO Master-Slave SDO Slave-Slave (depending on master capability)
Type	Complex  Slave
Supported protocols	SDO client and server side protocol CoE Emergency messages (CoE) Ethernet over EtherCAT (EoE) File Access over EtherCAT (FoE)
Supported state machine	ESM – EtherCAT state machine
Supported of synchronization modes	Freerun (The application of the slave is not synchronized to EtherCAT) Synchronous with SYNCMAN Event (Slave's application is synchronized to the SM2/3 Event) Synchronous with SYNC Event (Slave's application is synchronized to the SYNC0 or SYNC1 Event)
Supported features	PDI watchdog EtherCAT mailbox handling EtherCAT state machine handling Master-to-slave SDO communication Slave-to-slave SDO communication Integrated CoE object dictionary (ODV3) Ethernet over EtherCAT (EoE) handling File Access over EtherCAT (FoE) server
Number of FMMU channels	8
Number of Sync Manager channels	4
Distributed Clocks (DC)	Supported with 32-bit timestamps and isochronous PDI functionality (Sync0,  Sync1)
Ethernet	2 Ethernet Interfaces 100BASE-TX/FX, 1 green Link/Activity LED per Ethernet Interface Integrated Dual-PHY (supports Auto-Negotiation and  Auto-Crossover)
Data transport layer	Ethernet II, IEEE 802.3

3.硬件平臺(tái)

EtherCAT Master：cifX 50-RE/ +ML，赫優(yōu)訊實(shí)時(shí)以太網(wǎng)主站板卡

EtherCAT Slave：NXHX 90-JTAG，netX90開(kāi)發(fā)板

MCU：STM32-F7開(kāi)發(fā)板

配置工具：

（1）主站側(cè)：采用SYCON.net進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，并進(jìn)行通訊測(cè)試；

（2）從站側(cè)：?jiǎn)涡酒鉀Q方案時(shí)，采用netX Studio CDT進(jìn)行硬件配置，協(xié)議棧下載，并運(yùn)行應(yīng)用程序；基于外部STM32開(kāi)發(fā)板，netX90作為通訊芯片時(shí)，采用netX Studio CDT進(jìn)行硬件配置，以及下載相應(yīng)的文件，然后采用System Workbench for STM32運(yùn)行應(yīng)用程序。

4.單芯片解決方案

netX90作為單芯片解決方案，即同時(shí)采用netX90芯片內(nèi)部負(fù)責(zé)Communication和Application的內(nèi)核，兩個(gè)核通過(guò)iDPM建立連接。此時(shí)，只需要通過(guò)netX Studio CDT配置NXHX 90-JTAG板，然后，通過(guò)以太網(wǎng)口連接主站PLC即可建立通訊。

4.1 配置NXHX 90-JTAG板

通過(guò)miniUSB端口，將NXHX 90-JTAG連接至電腦進(jìn)行配置，需設(shè)置開(kāi)發(fā)板上S701 Switch1=OFF，并且啟動(dòng)模式為Stand boot Mode，所以S400 Switch 5 = OFF，Switch 6 = OFF。

（1）編譯工程

硬件開(kāi)發(fā)板設(shè)置完成之后，打開(kāi)netX Studio CDT軟件，在歡迎界面中選擇Open project，進(jìn)入工程文件選擇界面，選擇netXStudio_ECSV5_simpleConfig，打開(kāi)。導(dǎo)入工程文件之后，需要先編譯整個(gè)工程，選擇Build，點(diǎn)擊Build Solution，如下圖所示：

圖4 選擇編譯整個(gè)工程

（2）創(chuàng)建Doxygen html文檔

選擇Doxygen，點(diǎn)擊Build Documentation，如下圖所示。完成構(gòu)建Doxygen html文件之后，在Doc文件夾下會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)Html文件夾，根據(jù)該文件可查看設(shè)備的詳細(xì)信息。

圖5 創(chuàng)建Doxygen html文件

（3）生成硬件配置二進(jìn)制文件

在提供的工程文件中，包含硬件設(shè)置文件的xml文檔，可在netX Studio CDT軟件中生成二進(jìn)制文件，在單芯片解決方案中，需要啟動(dòng)內(nèi)部idpm，所以需要選擇hardware_config_idpm.xml，右鍵點(diǎn)擊Build Hardware Configuration命令，如下圖所示：

圖6 生成二進(jìn)制格式硬件配置文件

分別生成基于LMF和MFW的硬件配置文件：hardware_config_idpms.hwc和hardware_config_idpm.hwc，點(diǎn)擊OK保存即可。

（4）燒寫(xiě)配置文件

點(diǎn)擊Tool，選擇Flasher，或者可以直接點(diǎn)擊上側(cè)導(dǎo)航欄的小閃電按鈕，進(jìn)入之后，會(huì)自動(dòng)掃描所連接的開(kāi)發(fā)板， 掃面到設(shè)備之后，點(diǎn)擊Next，進(jìn)入Flasher。

首先點(diǎn)擊Brower Project，選擇硬件配置文件，因本測(cè)試選擇的Loadable  Firmware，所以選擇硬件配置文件時(shí)選擇hardware_config_idpm.hwc，需要下載的文件如下圖所示，分別將這幾個(gè)文件下載到netX90開(kāi)發(fā)板即可。

圖7 需下載的文件

4.2 調(diào)試工程文件

NXHX 90-JTAG開(kāi)發(fā)板完成之后，可以netX Studio CDT軟件中調(diào)試應(yīng)用程序，首先，設(shè)置調(diào)試相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊Debug，選擇Set Startup Target，以確定所要測(cè)試的為：armv7em-none-eabi/4.9.3/netx90_app_iflash。

點(diǎn)擊Start Debugging之后，出現(xiàn)一個(gè)Debug Setting選擇框，如下圖所示，選擇目標(biāo)板為NXHX-90，Debugger為NXHX-90 On-Board Debugger，點(diǎn)擊Debug即可。

圖8 設(shè)置Debug目標(biāo)

在Debug過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)選擇框，是否將是否將應(yīng)用程序燒寫(xiě)至APP端的Internal Flash中，選擇Yes即可。程序運(yùn)行起來(lái)之后，相當(dāng)于已經(jīng)啟動(dòng)了EtherCAT從站設(shè)備，可連接主站進(jìn)行通訊測(cè)試。

注：?jiǎn)?dòng)軟件程序之前，需查看Set Configuration Service部分的代碼是否與協(xié)議棧和相應(yīng)的設(shè)備描述文件相匹配。

4.3 通訊測(cè)試

關(guān)于NXHX 90-JTAG開(kāi)發(fā)板那邊的設(shè)置以及應(yīng)用程序的調(diào)試已經(jīng)完成，可與主站建立通訊，本文選擇主站為赫優(yōu)訊主站板卡cifX50-RE/+ML，在SYCON.net完成組態(tài)，配置完成主站板卡，自動(dòng)掃描添加從站設(shè)備，完整組態(tài)。需設(shè)置從站設(shè)備的PDO數(shù)據(jù)，應(yīng)與軟件應(yīng)用程序中的PDO參數(shù)相匹配，雙擊從站，可將不需要的PDO刪除即可。

圖9 設(shè)置PDO參數(shù)

將所有配置信息下載到板卡，既可以進(jìn)行通訊測(cè)試。

圖10 通訊診斷信息

注：在通訊測(cè)試過(guò)程中，可能在會(huì)通訊不成功，原因是軟件程序中設(shè)置的設(shè)備信息與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中的設(shè)備描述文件不匹配。

5.配有主CPU的解決方案實(shí)例介紹

netX90可作為配有主CPU的通訊處理器，只采用其內(nèi)部負(fù)責(zé)通訊的內(nèi)核運(yùn)行協(xié)議棧，而不是用應(yīng)用程序內(nèi)核。本文中，選擇STM32-F7開(kāi)發(fā)板作為主CPU，采用netX90基于STM32的應(yīng)用案例作為主應(yīng)用程序，主站為赫優(yōu)訊實(shí)時(shí)以太網(wǎng)主站板卡進(jìn)行測(cè)試。

5.1 配置NXHX 90-JTAG開(kāi)發(fā)板

配置NXHX 90-JTAG開(kāi)發(fā)板與netX90作為單芯片解決方案時(shí)的步驟一樣，前面第（1）（2）步不再做詳細(xì)介紹。netX90作為配有主CPU的通訊處理器時(shí)，不在啟用其內(nèi)部idpm，而是通過(guò)SPI的方式連接搭配主機(jī)，所以在硬件配置中有不同，需選擇hardware_config_spm.xml生成二進(jìn)制硬件配置文件。生成二進(jìn)制文件時(shí)，同樣會(huì)生成基于LFW和MFW的兩個(gè)二進(jìn)制文件，都點(diǎn)擊保存即可。然后將硬件配置文件和協(xié)議棧hardware_config_spm.hwc和協(xié)議棧文件X090D000.nxi燒寫(xiě)到開(kāi)發(fā)板，并進(jìn)行Debug即可。

圖11 選擇硬件配置xml文件

5.2 運(yùn)行基于STM32的應(yīng)用程序

在選擇基于外部CPU進(jìn)行通訊測(cè)試時(shí)，需要通過(guò)SPI引腳，與主CPU建立連接。然后，打開(kāi)System Workbench for STM32軟件，選擇上側(cè)導(dǎo)航欄File→Import，導(dǎo)入工程文件，如下圖所示：

圖12 導(dǎo)入工程文件

在跳出的界面選擇Existing Projects into Workspace，然后點(diǎn)擊Next，選擇將文件保存在STM32工作區(qū)。如下圖所示：

圖13 選擇將文件保存

然后進(jìn)入具體的工程文件選項(xiàng)，如下圖所示：

圖14 選擇文件

點(diǎn)擊Brown，根據(jù)相應(yīng)的路徑選擇STM32文件夾中的Project，如下圖所示：

圖15 工程文件

赫優(yōu)訊提供的資料中包含多種以太網(wǎng)實(shí)例，用戶(hù)可根據(jù)自己的測(cè)試選擇相應(yīng)的文件，本文測(cè)試EtherCAT從站，所以可只選擇EtherCAT工程文件。編譯整個(gè)工程，點(diǎn)擊Build→Build all。編譯好整個(gè)工程文件，進(jìn)入程序調(diào)試模式，選擇Run→Debug，如下圖所示：

圖16 程序調(diào)試

點(diǎn)擊開(kāi)發(fā)板的RESET按鈕，可以通過(guò)串口工具Tera Term查看相應(yīng)的打印信息。

5.3 通訊測(cè)試

關(guān)于NXHX 90-JTAG開(kāi)發(fā)板那邊的設(shè)置以及應(yīng)用程序的調(diào)試已經(jīng)完成，可與主站建立通訊，本文選擇主站為赫優(yōu)訊主站板卡cifX50-RE/+ML，在SYCON.net完成組態(tài)，配置完成主站板卡，自動(dòng)掃描添加從站設(shè)備，完整組態(tài)。然后設(shè)置從站PDO參數(shù)，將所有配置信息下載到板卡，既可以進(jìn)行通訊測(cè)試。

圖17 通訊測(cè)試

6.總結(jié)

在本文的測(cè)試中，netX90無(wú)論是作為單芯片解決方案還是作為配有主CPU的通訊處理器解決方案，在赫優(yōu)訊提供的配置軟件中完成硬件引腳的配置，然后通過(guò)應(yīng)用程序方便快捷的實(shí)現(xiàn)EtherCAT從站的開(kāi)發(fā)。