1、 工業(yè)以太網概述

工業(yè)以太網是基于傳統(tǒng)以太網通信技術，針對工業(yè)自動化場景需求進行優(yōu)化和擴展的專用網絡通信體系。它通過增強實時性、可靠性、抗干擾能力及環(huán)境適應性，滿足工業(yè)控制系統(tǒng)中設備互聯(lián)、數據采集、實時控制等關鍵需求。工業(yè)以太網技術被廣泛應用于智能制造產線控制、過程自動化系統(tǒng)、軌道交通信號傳輸、智能電網遠程監(jiān)控等對網絡性能有嚴苛要求的領域。

2、 工業(yè)以太網從站控制器DEMO介紹

01工業(yè)以太網從站控制器DEMO架構

智多晶工業(yè)以太網從站控制器DEMO是基于智多晶SA5Z-50-D0-7F484C FPGA開發(fā)，SA5Z-50-D0-7F484C FPGA不僅有豐富的邏輯資源而且內嵌了MCU硬核。整個DEMO采用工業(yè)以太網從站控制器IP +內置MCU 方案，工業(yè)以太網從站控制器IP是基于工業(yè)以太網總線協(xié)議標準實現，主要用于處理工業(yè)以太網數據幀，為從站設備提供數據接口；MCU是應用層控制器，通過 SPI 接口與工業(yè)以太網從站控制器IP進行數據交換，并實現工業(yè)以太網主站設備對從站設備數字量輸入、輸出的應用。圖2-1是工業(yè)以太網從站控制器DEMO的整體架構。

圖2-1工業(yè)以太網從站控制器DEMO架構圖

02工業(yè)以太網從站控制器DEMO實現功能

數字量輸出

工業(yè)以太網主站控制從站IO的輸出狀態(tài)，當主站需要控制從站IO時，主站會下發(fā)指令通過百兆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)送過來的報文，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SPI接口訪問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行解析并執(zhí)行相應的操作，從而控制從站LED燈的點亮與熄滅。

數字量輸入

工業(yè)以太網主站讀取從站IO的狀態(tài)，當主站需要讀取從站IO狀態(tài)時（利用從站DEMO板上的按鍵模擬IO狀態(tài)變化），會將讀指令插入到數據報文中，從站控制器IP解析到讀指令后會產生中斷信號，MCU接收到中斷信號后會執(zhí)行相應的中斷服務函數，獲取從站IO狀態(tài)信息，并通過SPI接口上傳至從站控制器的用戶空間。當主站數據幀經過從站時，從站控制器IP會將IO的狀態(tài)信息再寫入數據幀中，主站接收到返回的報文后，會在主站顯示從站的IO狀態(tài)信息。

03DEMO硬件環(huán)境

工業(yè)以太網從站控制器DEMO使用運行在PC機上的倍福（Beckhoff）公司開發(fā)的Twincat軟件（Twincat軟件為試用版）作為主站，主站通過網線連接兩個從站設備。從站設備1是基于某廠商的工業(yè)以太網從站控制器芯片與意法半導體公司的STM32F405RGT6芯片實現的數字IO輸入、輸出模塊；從站設備2是基于智多晶IST071_SA5Z_50_D0_7F484C_EVB_V3開發(fā)板實現的數字IO輸入、輸出模塊。工業(yè)以太網從站控制器DEMO硬件連接如圖2-2所示，首先將主站通過PC機的網口連接至從站1的網口1，然后將從站1的網口2連接至從站2的網口。

圖2-2 工業(yè)以太網從站控制器DEMO硬件環(huán)境

3、結語

工業(yè)以太網廣泛應用于工業(yè)自動化領域，智多晶工業(yè)以太網從站DEMO采用的是工業(yè)以太網從站控制器IP +內置MCU 方案，工業(yè)以太網從站控制器IP基于工業(yè)以太網總線實現，與傳統(tǒng)工業(yè)以太網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，提高數據傳輸的穩(wěn)定性，而且還可以降低用戶的成本。