2025年瑞萨电子工业以太网技术日（回顾）

在工业控制系统和工厂或过程自动化设备当中，大量存在传统的现场总线通信设备，随着智能制造、工业4.0的发展，传统现场总线越发表现出其不足，如数据传输速率受限，难以满足高速数据的要求；其二，现场总线网络拓扑的灵活性不足，限制设备数量和连接方式；再者，现场总线的实时响应速度也因为技术瓶颈而受到限制；当然还有其他的一些问题。

为此，走向高速数据传输、支持灵活网络拓扑、较高的实时性、确定性和低延时网络应用成为主流和市场趋势。工业以太网（Industrial Ethernet）是基于IEEE 802.3（Ethernet）的强大的区域和单元网络，是专门针对工业控制系统和工厂或过程自动化设备设计的网络通信技术。它在技术上与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容，但产品和应用有所不同。对比于传统的工业现场总线，工业以太网能够满足工业现场在材质选用、产品强度、适用性、实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面的特殊需求。按照协议分类，工业以太网可以分为EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP、时间敏感网络（TSN）等。

为了聚焦工业4.0核心需求，探讨工业以太网技术演进方向，解析瑞萨电子在工业以太网领域的创新优势，推动产业合作与生态共建，瑞萨电子将于2025年3-4月在全国六大城市（深圳、广州、北京、苏州、西安、上海）巡回举办以《芯引擎——为工业以太网打造芯动力》为主题的，2025瑞萨工业以太网技术日，为工程师与企业决策者提供实时通信技术最佳解决方案，通过案例剖析、现场演示、动手实践，全方位解读瑞萨电子最新EtherCAT/PROFINET/EIP解决方案，洞察行业发展趋势，助力企业高效开发更具竞争力的工业以太网产品。

瑞萨电子在工厂或过程自动化上有着悠久且长远的战略部署。从系统的控制层，有瑞萨电子RZ/RA/RX MCU/MPU针对PLC，PLC IO、耦合器、工业网关等不同解决方案；在现场域层面，瑞萨电子也发布了集成高精度模拟前端和数字于一体的MCU，应用于工厂高精度传感器，如温度调节器、记录仪和压力表等传感器设备上，与此同时，基于IO-Link的数字、双向、串行传输标准的IO-Link Hub/主站等参考设计；还有广泛应用在机器人手臂、伺服电机驱动、变频器控制等应用领域，瑞萨电子有支持多工业以太网协议与电机驱动于一体、集成度高的MCU/MPU等。最后，随着边缘侧AI（人工智能）以及基于IEC61508标准的，符合TUV安全等级SIL3的功能安全的发展，如何与工业自动化应用融合也成为瑞萨电子深入探讨课题及重点部署。

回归到此次技术日，瑞萨电子主要讨论了工业以太网产品、解决方案等部署。截止目前为止，瑞萨电子的MCU/MPU已经可以覆盖了主流75%的工业以太网协议，如：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP、Modbus TCP等。以上75%主流的工业以太网协议将由瑞萨电子原厂直接免费提供，客户可以快速的构建自己的工业以太网协议产品。其他的工业以太网协议，如CC-LINK，POWERLINK 等则可通过瑞萨合作伙伴扩展支持。

那么，为什么瑞萨会在工业以太网这块重点部署呢？瑞萨电子在这一块技术上的核心优势有哪些呢？

首先，瑞萨电子对主流的工业以太网协议（这里主要指：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP）均通过了认证，并获得了一致性测试的认证证书；除此之外，对于EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP工业以太网协议，瑞萨电子也是免费提供的，客户无需另外付费评估或量产。针对于Profinet工业以太网协议，瑞萨电子也在2025年3月10日正式宣布面向其RZ/T和RZ/N系列工业网络系统微处理器（MPU）推出经认证的PROFINET IRT和PROFIdrive软件协议栈。初始软件版本适用于专为伺服电机控制应用设计的RZ/T2M MPU，同时适用于面向工业物联网网关应用（如远程IO或工业以太网设备）的RZ/N2L。使用搭载该软件协议栈的瑞萨产品，可以简化客户设备的认证过程。

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如西门子Efrossini Tsouchnika，Vice President Control at Siemens Digital Industries评论：“工业客户现在可以在PROFINET生态系统中享受瑞萨电子提供的无缝集成选项，我们期待在瑞萨电子投资PROFINET技术的未来迭代时继续合作。”

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其次，瑞萨电子全面支持TSN下一代千兆工业网络。目前，瑞萨电子的MCU/MPU产品线都支持以太网子系统的多种配置，比如通过多路复用实现各种3x EtherCAT，2x EtherCAT+1x Ethernet或者3x Gigabit TSN等多种不同的以太网协议配置，并集成了集成TSN交换机和Beckhoff的EtherCAT IP，避免了互操作性问题；内置的千兆TSN（基于IEEE802.1Q开发的一套协议标准）交换机，并搭配内置的千兆MAC，支持时间同步（802.1AS-2020，802.1AS-Rev）、数据调度和流量整形（Qbv）和帧抢占（Qbu/Qbr）等TSN协议族来实现数据在同一网络的实时、确定性传输，保证对实时性要求高的不同应用场景需求。

针对瑞萨发布PROFINET SDK软件包，瑞萨电子将提供一站式的Profinet的解决方案：从芯片本身来看，RZ/T2M以及RZ/N2L均能支持西门子原生态的Profinet协议栈及Profidrive行规，相应的参考板可以支持客户快速评估Profinet的功能、性能指标，加速原型机的开发，减少开发周期。从软件层面，除了底层驱动，瑞萨也将免费提供通过一致性测试，并获得Profinet协议栈的认证证书。

瑞萨电子提出的PROFINET解决方案的概念是基于瑞萨电子和西门子公司间的子授权，并在西门子RPOFINET的原生态协议栈上进行相关移植，实现硬件驱动和堆栈之间的接口（EDDR），并提供PROFINET协议栈和低层级驱动的源代码、相应的应用程序示例代码和软件文档。客户可以从瑞萨获得PROFINET协议栈的授权，使用该协议栈连同RZ/T2M或RZ/N2L产品进行开发和生产，帮助客户快速构建基于Profinet规范的工业自动化设备。瑞萨Profinet SDK软件包包括但不仅限于：

Application Class：RT&IRT

Conformance Class：CC-B&CC-C

Cycle time：min.250us

Netload Class：III

Conformance Test：CTT2.44

除此之外，瑞萨还在深圳办公室搭建了完整的Profinet一致性预测试实验室，凡是购买了瑞萨电子RZ/T2M或者RZ/N2L并基于瑞萨提供的Profinet协议栈开发的设备，均可以通过官方渠道免费申请测试。

接下来，我们介绍一下瑞萨在工业以太网协议方面的产品，从协议本身分为多协议或单协议；基于应用侧重点不同，如PLC/驱控一体的，则以RZ/T2H，N2H为代表；侧重在伺服电机控制/机器人手臂/变频器，则以RZ/T2M，RZ/T2L为主；侧重工业网关，网络控制器，远程IO的则以RZ/N2L为主。

下面我将为大家着重介绍我们去年刚发布的RZ/T2H，N2H系列家族产品。该产品包含4个A55内核，主频高达1.2GHz和2个主频高达1.0GHz的R52内核，并各自内置了512KB的TCM（紧耦合内存），核间共享2MB的系统内存RAM；网络通信部分，内置3个GMAC，带TSN千兆网交换机，支持4个千兆的以太网端口，支持EtherCAT，Profinet RT/IRT，Ethernet I/P，CC link IE Basic，TSN， OPC UA over TSN，内嵌了支持多达9轴的电机外设，包括PWM，Delta-Sigma接口，3个单元的12bit ADC以及16个通道的编码器接口（N2H=14个通道）；内存方面支持位宽32bit的LPDDR4，带eMMC，支持2个通道的第三代PCIe以及其他的通信接口，如2路的CAN-FD，18个通道的串口，4路SPI，3路I2C等。

RZ/T2H，N2H家族系列产品是瑞萨第一款集成高性能处理能力和实时控制硬件架构的MPU：四核Cortex A55 CPU @1.2GHz以Linux系统主导高算力并处理复杂应用；而双核Cortex R52 CPU @1.0GHz，支持大容量TCM，低延迟外设总线LLPP外，还可以支持裸跑或RTOS，特别适合应用电机驱动实时响应的应用当中。优势二：是瑞萨第一款支持多协议、主从一体的MPU，Coretex A55内核移植了开源的EtherCAT主站IGH协议、4路千兆以太网端口可以按照系统的不同应用，灵活配置，支持多种不同的网络拓扑！优势三：也是目前业界首款单芯片支持多达9轴电机控制，简化电路设计，特别适合于多轴的机器人手臂等应用领域：

瑞萨官方还提供了9轴的电机控制参考板，该demo板包含RZ/T2H的评估板，变频板（电源板）以及一个转接总线板，支持9个24V交流伺服电机，电机速度和位置可通过PC工具进行控制。

您也可以去瑞萨官网购买RZ/T2H评估套件来评估芯片不同的功能，也可以通过我们的合作伙伴米尔科技购买RZ/T2H的核心板或者评估板（功能各不相同）

当然，相信大家对我们已经量产的RZ/T2M，T2L， N2L也不会太陌生，该系列的产品均采用Cortex R52 CPU，主频高达800MHz。以RZ/T2M作为高性能伺服电机驱动首选为例，RZ/T2M内置2个高达800MHz的Cortex-R52处理器，带浮点运算单元，支持多协议以太网EtherCAT，Profinet RT/IRT， Ethernet I/P，CC link IE Basic，TSN，OPC UA over TSN。带有专用的编码器接口，如A-formatTM，BiSS-C，EnDat2.2，Tamagawa， HIPERFACE DSL，支持2轴伺服驱动。RZ/T2L则是在RZ/T2M的基础上，减少一个Cortex R52内核，主频同样支持高达800MHz，只支持EtherCAT从站协议，是瑞萨其中一款高性价比的EtherCAT从站控制器RZ/N2L则作为爆款工业网络MCU，特别适合应用在工业网关，网络通信模块，IO或耦合器等应用场合，它具备3个千兆的以太网端口，带TSN交换机并支持多协议工业以太网，内置的并口总线或串行接口可以方便对接原来的系统控制MCU，帮助原来系统往工业以太网通信升级，RZ/N2L拥有和RZ/T2系列的无缝架构和外设，使用户能够重复使用软件资产并降低研发成本。

基于上面的产品，瑞萨电子联合我们的合作伙伴开发了一些列的针对工业以太网或者工业自动化领域应用的解决方案。这里主要介绍两块，一个是基于RZ/N2L做的多协议的工业网关解决方案，该解决方案通过收集终端现场数据，并通过专用总线（如：RS485、CAN）或其他工业以太网协议（如：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、Ethernet/IPTMec）传输到网关。

另外一个是EtherCAT交流伺服解决方案，该解决方案由三个部分组成：系统控制、逆变驱动控制和电机编码器，这些不同部分既以物理方式隔离，同时又保持高度互连。