赫优讯基于netX90实现EtherCAT从站开发操作手册

http://www.gkong.com 2020-05-08 11:17 来源：德国赫优讯自动化有限公司上海代表处

1.产品简介

1.1 netX 90介绍

netX90是基于netX51/52的成功开发的新一代网络控制器，其安全性是产品的核心价值，可实现具有更高性能的集成，并提高功率效率等级。在netX90 SoC中集成了两个独立CPU内核，其中一个用于实时工业通讯，另一个可实现用户应用程序的开发。这两个CPU之间的数据交互仍基于双端口内存DPM结构，统一的API接口。工业通讯协议栈以可加载固件（LFW）形式提供，经过全面的测试和协议预认证，应用程序软件开发人员能快速的实现驱动的移植和应用程序的开发。

图1 netX90芯片硬件框图

无论netX 90是作为单芯片解决方案，还是作为配有HOST CPU的通讯协处理器，基于可加载固件（LFW）形式的协议栈，都可做为单独部件独立运行。其外部HOST主机接口，不仅能够满足过程I/O数据大吞吐量的高速访问，同时满足网络通讯周期的精确时钟同步。

1.2 NXHX 90-JTAG介绍

XHX 90-JTAG是赫优讯基于netX90芯片自主研发的开发板，方便客户前期评估测试，本文测试以此开发板为主。

图2 NXHX 90-JTAG硬件框图

基于netX90的开发板NXHX 90-JTAG，主要特性：

（1）主机接口：

作为配有Host MCU通讯处理器：8位/16位的并行DPM模式，2xSPI/SQI 串行DPM模式；

单芯片解决方案：16 bit SDRAM，用于以太网PHY的MII，定制化模块方案。

（2）通过SPI/SQI为串行DPM（SPM0）提供额外的主机接口引脚；

（3）用于调试的JTAG MIPI-20接口；

（4）用于OpenOCD的板载JTAG-to-USB适配器(FTDI)

（5）用于诊断和下载协议栈固件的板载UART-to-USB的适配器（FTDI）

（6）Mini-B型USB连接器用于通过FTDI进行JTAG-to-USB调试和UART-to-USB用于诊断及固件下载；

（7）带有“Link”和“Activity”LED灯的两个RJ45以太网接口

（8）NXHX传统现场总线模块的接口（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet和CC-Link）

（9）4MB 的SQI Flash

（10）RS-232串口

（11）具有Biss、SSI或ENDat连接的编码器接口

（12）模数转换器（ADC）接口

（13）MMIO连接

（14）配置启动模式（Alternative boot mode和Console mode）的开关

NXHX 90-JTAG 开发板有不同的Debug方式：

（1）JTAG-to-USB：连接开发板上Mini-USB接口（X1000），S701 Switch1=OFF；

（2） External debugger：连接开发板上JTAG接口（X400），S701 Switch1=ON。

1.3 netX Studio CDT配置软件

netX Studio CDT（C/C++开发工具）是用于Hilscher netX SoC的基于Eclipse的集成开发环境，可用于以下具体操作：

对象定义和映射

设备配置

创建产品文件（构建过程）

将产品文件和可加载固件下载到硬件设备

离线模拟或在线诊断。

netX Studio CDT工具的应用范围仅限于基于netX的从属设备，或者使用可加载的固件进行操作，该工具主要用于实时以太网从站设备的开发。

图3 netX Studio CDT界面

使用这个工具可以对NXHX 90-JTAG开发板进行相应的配置，并调试netX 90应用程序。

2.EtherCAT Slave协议栈技术参数

Feature	Value
Maximun number of cyclic input data	1024 bytes
Maximum number of cyclic output data	1024 bytes
Acyclic communication (CoE)	SDO SDO Master-Slave SDO Slave-Slave (depending on master capability)
Type	Complex Slave
Supported protocols	SDO client and server side protocol CoE Emergency messages (CoE) Ethernet over EtherCAT (EoE) File Access over EtherCAT (FoE)
Supported state machine	ESM – EtherCAT state machine
Supported of synchronization modes	Freerun (The application of the slave is not synchronized to EtherCAT) Synchronous with SYNCMAN Event (Slave's application is synchronized to the SM2/3 Event) Synchronous with SYNC Event (Slave's application is synchronized to the SYNC0 or SYNC1 Event)
Supported features	PDI watchdog EtherCAT mailbox handling EtherCAT state machine handling Master-to-slave SDO communication Slave-to-slave SDO communication Integrated CoE object dictionary (ODV3) Ethernet over EtherCAT (EoE) handling File Access over EtherCAT (FoE) server
Number of FMMU channels	8
Number of Sync Manager channels	4
Distributed Clocks (DC)	Supported with 32-bit timestamps and isochronous PDI functionality (Sync0, Sync1)
Ethernet	2 Ethernet Interfaces 100BASE-TX/FX, 1 green Link/Activity LED per Ethernet Interface Integrated Dual-PHY (supports Auto-Negotiation and Auto-Crossover)
Data transport layer	Ethernet II, IEEE 802.3

3.硬件平台

EtherCAT Master：cifX 50-RE/ +ML，赫优讯实时以太网主站板卡

EtherCAT Slave：NXHX 90-JTAG，netX90开发板

MCU：STM32-F7开发板

配置工具：

（1）主站侧：采用SYCON.net进行网络组态，并进行通讯测试；

（2）从站侧：单芯片解决方案时，采用netX Studio CDT进行硬件配置，协议栈下载，并运行应用程序；基于外部STM32开发板，netX90作为通讯芯片时，采用netX Studio CDT进行硬件配置，以及下载相应的文件，然后采用System Workbench for STM32运行应用程序。

4.单芯片解决方案

netX90作为单芯片解决方案，即同时采用netX90芯片内部负责Communication和Application的内核，两个核通过iDPM建立连接。此时，只需要通过netX Studio CDT配置NXHX 90-JTAG板，然后，通过以太网口连接主站PLC即可建立通讯。

4.1 配置NXHX 90-JTAG板

通过miniUSB端口，将NXHX 90-JTAG连接至电脑进行配置，需设置开发板上S701 Switch1=OFF，并且启动模式为Stand boot Mode，所以S400 Switch 5 = OFF，Switch 6 = OFF。

（1）编译工程

硬件开发板设置完成之后，打开netX Studio CDT软件，在欢迎界面中选择Open project，进入工程文件选择界面，选择netXStudio_ECSV5_simpleConfig，打开。导入工程文件之后，需要先编译整个工程，选择Build，点击Build Solution，如下图所示：

图4 选择编译整个工程

（2）创建Doxygen html文档

选择Doxygen，点击Build Documentation，如下图所示。完成构建Doxygen html文件之后，在Doc文件夹下会自动生成一个Html文件夹，根据该文件可查看设备的详细信息。

图5 创建Doxygen html文件

（3）生成硬件配置二进制文件

在提供的工程文件中，包含硬件设置文件的xml文档，可在netX Studio CDT软件中生成二进制文件，在单芯片解决方案中，需要启动内部idpm，所以需要选择hardware_config_idpm.xml，右键点击Build Hardware Configuration命令，如下图所示：

图6 生成二进制格式硬件配置文件

分别生成基于LMF和MFW的硬件配置文件：hardware_config_idpms.hwc和hardware_config_idpm.hwc，点击OK保存即可。

（4）烧写配置文件

点击Tool，选择Flasher，或者可以直接点击上侧导航栏的小闪电按钮，进入之后，会自动扫描所连接的开发板，扫面到设备之后，点击Next，进入Flasher。

首先点击Brower Project，选择硬件配置文件，因本测试选择的Loadable Firmware，所以选择硬件配置文件时选择hardware_config_idpm.hwc，需要下载的文件如下图所示，分别将这几个文件下载到netX90开发板即可。

图7 需下载的文件

4.2 调试工程文件

NXHX 90-JTAG开发板完成之后，可以netX Studio CDT软件中调试应用程序，首先，设置调试相关参数，点击Debug，选择Set Startup Target，以确定所要测试的为：armv7em-none-eabi/4.9.3/netx90_app_iflash。

点击Start Debugging之后，出现一个Debug Setting选择框，如下图所示，选择目标板为NXHX-90，Debugger为NXHX-90 On-Board Debugger，点击Debug即可。

图8 设置Debug目标

在Debug过程中，会出现一个选择框，是否将是否将应用程序烧写至APP端的Internal Flash中，选择Yes即可。程序运行起来之后，相当于已经启动了EtherCAT从站设备，可连接主站进行通讯测试。

注：启动软件程序之前，需查看Set Configuration Service部分的代码是否与协议栈和相应的设备描述文件相匹配。

4.3 通讯测试

关于NXHX 90-JTAG开发板那边的设置以及应用程序的调试已经完成，可与主站建立通讯，本文选择主站为赫优讯主站板卡cifX50-RE/+ML，在SYCON.net完成组态，配置完成主站板卡，自动扫描添加从站设备，完整组态。需设置从站设备的PDO数据，应与软件应用程序中的PDO参数相匹配，双击从站，可将不需要的PDO删除即可。

图9 设置PDO参数

将所有配置信息下载到板卡，既可以进行通讯测试。

图10 通讯诊断信息

注：在通讯测试过程中，可能在会通讯不成功，原因是软件程序中设置的设备信息与网络组态中的设备描述文件不匹配。

5.配有主CPU的解决方案实例介绍

netX90可作为配有主CPU的通讯处理器，只采用其内部负责通讯的内核运行协议栈，而不是用应用程序内核。本文中，选择STM32-F7开发板作为主CPU，采用netX90基于STM32的应用案例作为主应用程序，主站为赫优讯实时以太网主站板卡进行测试。

5.1 配置NXHX 90-JTAG开发板

配置NXHX 90-JTAG开发板与netX90作为单芯片解决方案时的步骤一样，前面第（1）（2）步不再做详细介绍。netX90作为配有主CPU的通讯处理器时，不在启用其内部idpm，而是通过SPI的方式连接搭配主机，所以在硬件配置中有不同，需选择hardware_config_spm.xml生成二进制硬件配置文件。生成二进制文件时，同样会生成基于LFW和MFW的两个二进制文件，都点击保存即可。然后将硬件配置文件和协议栈hardware_config_spm.hwc和协议栈文件X090D000.nxi烧写到开发板，并进行Debug即可。