R-IN32M3模块让EtherCAT产品的开发更简单

瑞萨电子的 R-IN32M3 模块终于为 EtherCAT 做好了准备。在硬件完好无损的情况下，只需更新固件即可支持三种主要协议：EtherCAT，在现有 PROFINET 和 EtherNet/IPTM 之上。

在这里，我将介绍使用此 R-IN32M3 模块的 EtherCAT 兼容产品的开发。

什么是 EtherCAT®？

EtherCAT® 是由德国倍福自动化开发的开放式现场网络，由 EtherCAT 技术集团 （ETG） 管理和运营。

EtherCAT 的物理包格式与 IEEE802.3 中规定的以太网帧相同，但帧中具有原始数据格式。最大的特点是采用“On-the-Fly”方式进行高速、高效的通信。

从主设备发送的数据包数据依次传输到通过以太网电缆连接的每个从设备，然后折叠回主设备（图 1）。在这个周期中，每个从机直接读取和写入数据到数据包数据的适当部分。

为了实现这种独特的通信方式，EtherCAT 从设备需要专用的硬件，但 R-IN32M3 模块可以通过集成 EtherCAT 从控制器 （ESC） 和专用协议栈的 R-IN32M3-EC 轻松实现 EtherCAT 从设备。

图 1 EtherCAT 通讯

什么是“R-IN32M3 模块”？

瑞萨已经发布了多种工业以太网兼容的 LSI，但有时我们会听到客户的声音，即使用 LSI 制作的小批量项目的开发周期和成本不匹配。R-IN32M3 模块是一款可以响应此类声音的产品。通过SPI通信连接主机MCU，可以快速开发工业以太网设备。

显着特点：

一体式紧凑型硬件

内置三大工业网络协议

高效的开发环境

通过在现有 EtherNet/IP 和 PROFINET 之上增加 EtherCAT 支持，R-IN32M3 模块可以通过这三种协议支持近 75% 的工业以太网市场需求。通过更新到从瑞萨网站下载的最新固件，它可以在不改变硬件的情况下支持 EtherCAT。

以 EtherCAT 为例，大部分协议处理是由专用硬件完成的，因此可以在较短的时间内完成通信操作，但通过认证测试仍需要大约 6 个月到 1 年的时间。R-IN32M3模块也可以缩短到2-6个月左右。

图 3 显示了开发通用工业以太网设备和使用 R-IN32M3 模块的成本（持续时间或费用）的粗略图。

图 3 开发流程

让我们看一下下面的每个开发步骤。

硬件设计

首先是板卡开发。R-IN32M3 模块包括 EtherCAT 所需的所有部件，例如带有外围电路的双端口 RJ-45 连接器、EtherCAT 从控制器 （ESC） 和 EtherCAT 所需的 EEPROM。该板只需连接一个用于串行通信 （SPI） 的 9 针接头与主机 MCU，并为 EtherCAT 添加 LED 和 ID 选择开关电路。

该模块的设计考虑了以太网一致性测试和各种可靠性测试，可显着降低开发成本

图 4 框图

协议栈

的实现 最大的特点之一是所有协议栈都包含在模块的固件中，这带来了显着的成本优势，因为它不需要从协议供应商处购买。

此外，R-IN32M3 模块的固件将随着协议标准大约每年一次的更新免费更新。能够降低 TCO（总拥有成本）也是一大优势，包括由于协议更新导致的维护成本。

应用程序开发

对于主机 MCU 固件开发，请根据硬件规格移植瑞萨电子提供的示例软件。图 5 显示了主机 MCU 示例软件的总体流程，它具有简单的软件结构，可以在 appl_loop（） 中实现用户应用程序。

图 5 示例软件流程

协议认证

为了不仅推出 EtherCAT，而且推出兼容各种工业以太网协议的产品，您的产品必须通过协议协会的认证。这需要一定的专业知识，但是 R-IN32M3 模块已经获得了 ETG 认证，并结合了 R-IN32M3-Module-Solution-Kit 和 SK-S7G2 Starter Kit 的配置。通过使用 ETG 提供的一致性测试工具 （CTT） 预先检查，它会毫无问题地通过。

结论

描述了使用 R-IN32M3 模块开发 EtherCAT 从设备。支持PROFINET和EtherNet/IP等多种协议也是R-IN32M3模块的一大特色。换句话说，完全不改变硬件就可以创建对应多种协议的产品。