EtherCAT從站控制器+Cortex-M4內(nèi)核MCU：方芯FCM4E2353芯片及開發(fā)板介紹)
EtherCAT總線憑借高實時、低延遲的特性廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為適配國產(chǎn)化高集成工控開發(fā)需求方芯推出FCM4E2353高集成SIP芯片一體化集成EtherCAT通信與主控MCU有效簡化硬件設(shè)計。FCM4E2353是一款工業(yè)級SOC芯片融合了FCE1353對標Microchip LAN 9253/2的EtherCAT協(xié)議從站控制器芯片和國產(chǎn)MCU的功能。該產(chǎn)品設(shè)計為SIP形式芯片內(nèi)部已經(jīng)將FCE1353與國產(chǎn)MCU通過并口HBI引腳進行了連接將以太網(wǎng)PHY、EtherCAT協(xié)議處理及微控制單元MCU三者集成于單一芯片內(nèi)能夠有效簡化系統(tǒng)整體架構(gòu)、縮減整體方案PCB板占用面積芯片采用工業(yè)級寬溫設(shè)計具備抗電磁干擾能力同時顯著提升系統(tǒng)運行的可靠性。芯片主要針對伺服控制方案可滿足高精度運動控制場景下對實時性、運算能力及接口擴展性的嚴苛要求。適用于伺服驅(qū)動器、精密運動控制單元、工業(yè)機器人關(guān)節(jié)控制等高端工業(yè)自動化場景為設(shè)備提供高可靠、高性能的一體化解決方案。FCM4E2353_EVB板為配套評估開發(fā)板支持兩種工作模式兼容主流EtherCAT主站軟件可滿足工業(yè)實時通信的測試與開發(fā)需求。本文檔詳細介紹該芯片與開發(fā)板的功能特性、硬件資源為用戶產(chǎn)品開發(fā)與項目應(yīng)用提供技術(shù)參考。一、FCM4E2353 芯片F(xiàn)CM4E2353 采用 SIP 系統(tǒng)級封裝方案內(nèi)部集成 FCE1353 與 AT32F435VG 兩顆芯片將以太網(wǎng) PHY、EtherCAT 協(xié)議處理單元、主控 MCU 三合一集成于單顆 SIP 芯片大幅簡化整機系統(tǒng)設(shè)計提升硬件集成度。芯片采用 BGA144 封裝內(nèi)部通過并口完成 FCE1353 與 AT32F435VG 的互聯(lián)SIP 封裝內(nèi)部已完成兩顆芯片電源互聯(lián)設(shè)計。為兼容 FCE1353 兩種工作模式兩種模式共用引腳未對外引出差異化功能引腳單獨引出用戶可按需切換工作模式Legacy 模式引腳時序兼容 LAN9252 并口Direct 模式訪問速率更高不兼容 LAN9252FCM42353芯片框圖二、FCM4E2353 開發(fā)板FCM4E2353 是基于方芯 FCM4E2353EtherCAT 從站控制器 Cortex-M4 內(nèi)核 MCU打造的評估 Demo 板。板子僅支持并口工作模式可選兩種配置HBI 多路復(fù)用單周期 16 位 EtherCAT 直連模式、HBI 多路復(fù)用單周期 16 位 LAN9252 兼容模式相關(guān)配置參數(shù)存儲于板載 EEPROM。開發(fā)板依托 EtherCAT 總線實現(xiàn)高速實時通信可搭配 TwinCAT 等主流 EtherCAT 主站軟件完成設(shè)備配置與狀態(tài)監(jiān)控滿足工業(yè)場景實時通訊與擴展使用需求。開發(fā)板特性電源模塊支持 5V、3.3V 兩類供電輸入5V 供電兼容 DC 電源座、Type-C、排針三種接入方式3.3V 僅支持排針供電。時鐘電路ESC 協(xié)議單元外接 25MHz 無源晶振提供時鐘MCU 主控單元搭載 8MHz 外部無源晶振。EEPROM 存儲板載 16Kbit EEPROM用于存儲設(shè)備描述文件及芯片初始化配置參數(shù)。復(fù)位電路ESC 與 MCU 復(fù)位信號獨立引出配套實體復(fù)位按鍵支持手動復(fù)位操作。EtherCAT 通信接口搭載一路輸入、一路輸出雙路 EtherCAT 接口支持端口熱插拔、鏈路狀態(tài)實時檢測、故障鏈路自動切換硬件采用 RJ45 網(wǎng)口搭配隔離變壓器標準方案。狀態(tài)指示 LEDRUN_LED設(shè)備運行指示燈ACT_LED網(wǎng)口鏈路與數(shù)據(jù)活動指示燈ERR_LED故障狀態(tài)指示燈調(diào)試拓展接口板載引出 USART 串口、SWD 下載調(diào)試接口及全部 MCU 通用 GPIO 引腳便于用戶程序調(diào)試與功能拓展。FCM4E2353開發(fā)板具備高性能、高集成度優(yōu)勢精準匹配工業(yè)自動化對實時性、穩(wěn)定性、可靠性總線通信的核心要求依托微秒級同步精度、低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)延遲與優(yōu)秀抗干擾性能可為智能制造、現(xiàn)場總線控制、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場景提供成熟國產(chǎn) EtherCAT 通信解決方案。 國產(chǎn)EtherCAT從站控制器+Cortex-M4內(nèi)核MCU：方芯FCM4E2353芯片及開發(fā)板介紹
EtherCAT總線憑借高實時、低延遲的特性廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為適配國產(chǎn)化高集成工控開發(fā)需求方芯推出FCM4E2353高集成SIP芯片一體化集成EtherCAT通信與主控MCU有效簡化硬件設(shè)計。FCM4E2353是一款工業(yè)級SOC芯片融合了FCE1353對標Microchip LAN 9253/2的EtherCAT協(xié)議從站控制器芯片和國產(chǎn)MCU的功能。該產(chǎn)品設(shè)計為SIP形式芯片內(nèi)部已經(jīng)將FCE1353與國產(chǎn)MCU通過并口HBI引腳進行了連接將以太網(wǎng)PHY、EtherCAT協(xié)議處理及微控制單元MCU三者集成于單一芯片內(nèi)能夠有效簡化系統(tǒng)整體架構(gòu)、縮減整體方案PCB板占用面積芯片采用工業(yè)級寬溫設(shè)計具備抗電磁干擾能力同時顯著提升系統(tǒng)運行的可靠性。芯片主要針對伺服控制方案可滿足高精度運動控制場景下對實時性、運算能力及接口擴展性的嚴苛要求。適用于伺服驅(qū)動器、精密運動控制單元、工業(yè)機器人關(guān)節(jié)控制等高端工業(yè)自動化場景為設(shè)備提供高可靠、高性能的一體化解決方案。FCM4E2353_EVB板為配套評估開發(fā)板支持兩種工作模式兼容主流EtherCAT主站軟件可滿足工業(yè)實時通信的測試與開發(fā)需求。本文檔詳細介紹該芯片與開發(fā)板的功能特性、硬件資源為用戶產(chǎn)品開發(fā)與項目應(yīng)用提供技術(shù)參考。一、FCM4E2353 芯片F(xiàn)CM4E2353 采用 SIP 系統(tǒng)級封裝方案內(nèi)部集成 FCE1353 與 AT32F435VG 兩顆芯片將以太網(wǎng) PHY、EtherCAT 協(xié)議處理單元、主控 MCU 三合一集成于單顆 SIP 芯片大幅簡化整機系統(tǒng)設(shè)計提升硬件集成度。芯片采用 BGA144 封裝內(nèi)部通過并口完成 FCE1353 與 AT32F435VG 的互聯(lián)SIP 封裝內(nèi)部已完成兩顆芯片電源互聯(lián)設(shè)計。為兼容 FCE1353 兩種工作模式兩種模式共用引腳未對外引出差異化功能引腳單獨引出用戶可按需切換工作模式Legacy 模式引腳時序兼容 LAN9252 并口Direct 模式訪問速率更高不兼容 LAN9252FCM42353芯片框圖二、FCM4E2353 開發(fā)板FCM4E2353 是基于方芯 FCM4E2353EtherCAT 從站控制器 Cortex-M4 內(nèi)核 MCU打造的評估 Demo 板。板子僅支持并口工作模式可選兩種配置HBI 多路復(fù)用單周期 16 位 EtherCAT 直連模式、HBI 多路復(fù)用單周期 16 位 LAN9252 兼容模式相關(guān)配置參數(shù)存儲于板載 EEPROM。開發(fā)板依托 EtherCAT 總線實現(xiàn)高速實時通信可搭配 TwinCAT 等主流 EtherCAT 主站軟件完成設(shè)備配置與狀態(tài)監(jiān)控滿足工業(yè)場景實時通訊與擴展使用需求。開發(fā)板特性電源模塊支持 5V、3.3V 兩類供電輸入5V 供電兼容 DC 電源座、Type-C、排針三種接入方式3.3V 僅支持排針供電。時鐘電路ESC 協(xié)議單元外接 25MHz 無源晶振提供時鐘MCU 主控單元搭載 8MHz 外部無源晶振。EEPROM 存儲板載 16Kbit EEPROM用于存儲設(shè)備描述文件及芯片初始化配置參數(shù)。復(fù)位電路ESC 與 MCU 復(fù)位信號獨立引出配套實體復(fù)位按鍵支持手動復(fù)位操作。EtherCAT 通信接口搭載一路輸入、一路輸出雙路 EtherCAT 接口支持端口熱插拔、鏈路狀態(tài)實時檢測、故障鏈路自動切換硬件采用 RJ45 網(wǎng)口搭配隔離變壓器標準方案。狀態(tài)指示 LEDRUN_LED設(shè)備運行指示燈ACT_LED網(wǎng)口鏈路與數(shù)據(jù)活動指示燈ERR_LED故障狀態(tài)指示燈調(diào)試拓展接口板載引出 USART 串口、SWD 下載調(diào)試接口及全部 MCU 通用 GPIO 引腳便于用戶程序調(diào)試與功能拓展。FCM4E2353開發(fā)板具備高性能、高集成度優(yōu)勢精準匹配工業(yè)自動化對實時性、穩(wěn)定性、可靠性總線通信的核心要求依托微秒級同步精度、低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)延遲與優(yōu)秀抗干擾性能可為智能制造、現(xiàn)場總線控制、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場景提供成熟國產(chǎn) EtherCAT 通信解決方案。