基于方芯FCE1100 FCE1353高性能EtherCAT从站芯片的交换机方案

EtherCAT交换机

EtherCAT交换机是一种专为EtherCAT网络设计的工业级以太网设备，支持高速、低延迟的实时通信，适用于工业自动化、机器人和运动控制等领域。它具备多个端口，支持灵活的拓扑结构（如线形、环形、星形和树形），无需额外的交换机设备，降低了硬件成本。此外，EtherCAT交换机通常基于高性能EtherCAT ASIC通讯芯片，具有高带宽和高可靠性，广泛应用于工业自动化控制系统、视频监控系统、工业物联网、轨道交通、智能制造、智慧矿山、能源行业等领域，用于实现设备间的高速数据传输和安全隔离，保障生产安全，并支持实时监控和数据采集。

方芯ESC芯片

ESC芯片指的是EtherCAT从站控制器（EtherCAT Slave Controller）芯片，是EtherCAT系统中用于实现数据链路层功能的核心组件。方芯推出的多款ESC从站芯片，EtherCAT从站控制器（ESC）作为EtherCAT系统的一个关键组成部分，是包含了多端口以及不同通信模式的AISC芯片，在从站系统中主要负责处理EtherCAT数据帧。

方芯FCE1100对标ET1100芯片

对于EtherCAT交换机，因为需要使用的MII接口数量较多，最多支持4端口的FCE1100芯片成为交换机方案的首选。FCE1100具有4个数据收发端口（可以任意配置为MII或者LVDS接口）、8个FMMU单元、8个SM通道、4KB控制寄存器、8KB过程数据存储器、支持64 位DC分布式时钟，性能强大，可以使用其充足的MII接口与LVDS接口实现EtherCAT数据交换。

FCE1100功能框图

4口EtherCAT交换机方案

基于FCE1100的4口交换机方案：FCE1100配备了四个独立的数据收发端口，具备自动转发和回环功能。这些端口彼此间互不影响，确保了各个分支路径的连接状态独立运作。因此，若分支器上的某一路径发生故障，不会对其他路径造成干扰，极大地方便了后期的维护工作。方芯公司能够依据客户需求，提供四口交换机的原型设计方案，供客户参考并加速其开发进程。

FCE1100四口交换机示意图

通过使用FCE1100芯片，可以轻松实现四口EtherCAT交换机的功能。将FCE1100芯片的四个端口设置为MII接口模式，其中逻辑端口0充当EtherCAT网络的输入端口；而逻辑端口1、2和3则被设计为连接额外的耦合器或EtherCAT从站模块，所有端口均支持热插拔技术，确保在系统运行期间可以安全地进行连接或断开操作。

FCE1100_DP83848四口交换机DEMO板

基于FCE1353的4口交换机方案：四口EtherCAT交换机的实现也同时也可以用两颗FCE1353芯片。相较于FCE1100，它内部已经集成了两颗PHY芯片，从而无需额外的PHY芯片。通过将FCE1353_A设置为下行模式，而FCE1353_B设置为上行模式，并采用BACK-TO-BACK连接方式，便能成功构建四口EtherCAT交换机。

FCE353 BACK-TO-BACK MII连接示意图

FCE353四口交换机示意图

6口EtherCAT交换机方案

针对六口EtherCAT交换机，我们可以通过配置两颗FCE1100芯片来实现其功能。具体而言，将两颗FCE1100芯片的四个端口设置为3个MII接口和1个LVDS接口。在这一配置中，FCE1100_A的逻辑端口0充当EtherCAT网络的输入端口；逻辑端口2则作为LVDS接口，与FCE1100_B的逻辑端口0相连。至于FCE1100_A的逻辑端口1和3，以及FCE1100_B的逻辑端口1、2、3，它们可用于连接其他耦合器或EtherCAT从站模块。

FCE1100六口交换机示意图

FCE1100六口交换机

FCE1100六口交换机原型开发板 基于方芯EtherCAT从站控制器芯片开发的交换机与市场上主流的PLC主站兼容，例如倍福、欧姆龙NX系列以及信捷XDH系列主站等。方芯EtherCAT从站控制器芯片，可灵活配置多种EtherCAT拓扑扩展模块，例如8口交换机和媒体转换器等，以满足客户多样化和复杂的应用需求。

如果想了解更多的朋友可以联系：[e-mail] 或者致电010-62901860 也可以关注“方芯半导体”公众号。

审核编辑 黄宇