瑞萨发布兼容EtherCAT通信的MPU RZ/T2L产品阵容-电子发烧友网

在制造业中，人们试图通过“连接”来提高生产率。近年来，旨在通过整合生产管理（IT）与生产现场（OT）进一步提升生产率的Industry 4.0，便是IIoT进程中的一例。在这种趋势下，连接制造设备的网络正在从传统的现场总线快速过渡到以太网，以实现更快的通信速度。

面向工业设备的以太网有几种通信协议标准，比如PROFINET和EtherNet/IP等。不过，近年来发展特别迅速的是EtherCAT。如下图（图1）所示，它的市场份额在过去两年增长了7%。

图1 按工业以太网协议类别划分的市场份额（HMS Networks公司调查）

EtherCAT市场份额增加的原因是其应用于制造设备以外的广泛领域，如楼宇自动化设备、医疗设备和风力发电等发电设备。这样，应用于不断扩大与成熟的领域和标准中的设备，需要大幅度扩展各种产品阵容，包括从高性能产品到更为小型且物美价廉的产品。为此，瑞萨电子提供能供开发各种产品的MPU产品阵容，并为用户提供相应的开发环境。

其中，为了应对EtherCAT需求，瑞萨发布了兼容EtherCAT通信的MPU“RZ/T2L”产品阵容，可实现高速、高精度实时控制。降低EtherCAT伺服系统的BOM成本和开发工作量。

实现工业以太网兼容的伺服系统的

BOM成本降低

传统上，支持EtherCAT的伺服系统使用FPGA来实现EtherCAT专用ASIC、执行系统控制的微控制器以及用于电机位置检测的绝对值编码器之间的通信。该FPGA同时用于高速电机控制处理。大量部件导致的高BOM成本是一个问题。

RZ/T2L为该问题提供了解决方案。RZ/T2L配备Beckhoff公司的EtherCAT从站控制器（ESC）和支持多种编码器协议的绝对值编码器接口，可在单个芯片上实现EtherCAT通信、系统控制和电机控制。因此，可以通过减少部件数量和减小电路板面积来降低BOM成本（图2）。

图2 采用RZ/T2L的单芯片交流伺服解决方案

此外，RZ/T2L具有很高的实时性，以往需要FPGA处理的电机控制算法可以用CPU实现。RZ/T2L搭载了一个工作频率为800MHz的Arm Cortex-R52内核和总共576KB的紧耦合内存（TCM）直接连接到CPU，消除了使用缓存内存导致的执行时间波动、可确保快速响应处理。它还搭载了三角函数单元作为硬件加速器，用于高速执行电机控制算法中使用的三角函数运算。此外，用于电机控制的外设功能放置在直接连接到CPU的专用总线（Low Latency Peripheral Port）上，从而实现高速寄存器访问。电机控制需要高速电流环处理，通过上述功能，RZ/T2L的电流环性能已经达到了1微秒以内，在本公司RZ/T1性能的基础上实现了显著提高（图3）。

图3 电流环处理时间

轻松支持EtherCAT以外的工业网络

除了前面提到的EtherCAT，当支持EtherNet/IP、PROFINET等其他工业以太网协议，以及串行现场总线等多种协议时，为避免开发工作量大幅增加，需要将网络以外的软件通用化，提高开发效率。

RZ/T2L采用与支持多协议的高端产品RZ/T2M相同的硬件架构，包括CPU、工作频率、TCM容量、外设功能、内部总线配置，从而提供兼容的实时性能和功能。在拓展产品开发要求支持多协议，如EtherNet/IP和PROFINET的设备时，为RZ/T2L开发的电机控制和系统控制软件可轻松沿用于RZ/T2M。

此外，RZ/T2L拥有支持EtherCAT和不支持EtherCAT两种版本，对于支持串行现场总线的设备开发，可选择不支持EtherCAT的版本以降低成本。

表1 RZ/T2L和RZ/T2M规格简介