基于ET1100芯片的EtherCAT实时工业以太网从站设计(2)

作者：不详
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发布时间：2012-02-10

其中重要的功能模块如表2所示。

表2 ET1100功能模块的介绍

3.3 从站控制器ET1100的接口

物理层接口：ET1100可提供4个物理层接口，支持MII接口和ebus接口两种类型，接口数目和类型的选者可以通过ET1100的外围配置引脚p_MODE[1:0]和p_conf[3:0]用上拉电阻或下拉电阻的方式进行配置，无需软件编程，简单实用。其中p_MODE[1:0]引脚决定接口的数目，p_conf[3:0]引脚决定端口的类型。其配置方式如表3、表4所示。

表3 ET1100物理层端口数目配置

表4 ET1100物理层接口类型的配置

MII接口以工业以太网网线作为传输介质，可以与pc机直接相连，传输距离远，可有效传输100m，但需要网卡芯片和网络变压器进行电平转换，电路复杂，成本较高，一般用在较远的场合。而ebus为低电压差分信号lvds电平，有效传输距离只有10m，但是结构简单，适合作为背板总线使用。本论文采用双MII接口，网卡芯片采用芯片ks8721bl，其接口信号和连接如图5所示。

图5 ET1100 MII接口连接图

3.4 过程数据接口PDI

过程数据接口(PDI)是实现从站控制器和应用之间的接口。ET1100的PDI接口有如下几种：数字量I/O接口，微控制器接口，SPI接口。PDI接口的选择与配置是在ESI(从站信息) eeprom中的配置区中进行的。ET1100的PDI接口提供一个eeprom_loaded的信号，表明该eeprom是成功加载并且过程数据接口可以使用了，只有在esi eeprom的配置信息成功加载完，PDI引脚才被激活，在此之前所有PDI引脚都无效。本论文采用16位单片机XC164作为应用层CPU，故PDI接口选者异步16位微控制器接口，异步微控制器接口采用分接地址和数据总线，双向数据总线为16位宽，其接口电路图如图6所示。

图6 ET1100和XC164的连接图

3.5 eeprom接口

ET1100具有一个i2c总线的eeprom接口，最大支持4mb的存储空间，通过引脚run/eepromsize配置，在系统上电时，若run/eeprom size为低电平则最大支持16kb存储空间，若为高电平，则最大支持4mb。本文选用的eeprom芯片为24lc16a_so8，所以将引脚run/eeprom size配置为低电平，eeprom与ET1100的连接如图7所示。

图7 ET00和eeprom的连接图

4 EtherCAT从站软件设计

主从站之间交换的数据主要分两种形式：一种是周期性数据;另一种是非周期性数据。周期性数据传输可以采用缓冲区方式。缓冲区为在内存中分配的一段空间，两端都可以访问缓冲区中的数据;非周期性数据采用邮箱方式传输，此时一端写入数据到内存，且只有此段内存写满后另一端才能开始从内存中读取数据，并且只能当内存中的数据全部读出时，才能重新写入数据。缓冲区和邮箱由sync-manage寄存器(0x800-0x820)来定义。针对这两种数据通信方式，从站程序可以对非周期性数据通信采用查询方式，对周期性通信采用中断方式，程序流程图如图8、图9所示。