適用工業(yè)以太網(wǎng)平臺開(kāi)發(fā)的一流微處理器
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工業(yè)自動(dòng)化中日益重要的多網(wǎng)絡(luò )支持以及存在的設計挑戰
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202503/468280.htm近年來(lái)，隨著(zhù)制造業(yè)對自動(dòng)化需求的不斷增長(cháng)，為PLC、運動(dòng)控制器和CNC等工業(yè)控制器設備提供多樣化的網(wǎng)絡(luò )支持變得尤為重要。
控制器設備需要EtherCAT和PROFINET等工業(yè)以太網(wǎng)（IE）控制器的支持，才能作為網(wǎng)絡(luò )設備與伺服系統和變頻器等設備進(jìn)行通信。另一方面，也存在同一網(wǎng)絡(luò )同時(shí)支持多種協(xié)議以及多個(gè)網(wǎng)絡(luò )使用同一協(xié)議的情況。此外，采用通用以太網(wǎng)與工廠(chǎng)管理系統和HMI設備（如運動(dòng)控制器、CNC等）進(jìn)行通信，小型PLC使用IE與主PLC連接也是很有必要的。
在使用不同制造商的設備和系統的工廠(chǎng)中，支持多協(xié)議IE以支持運輸目的地所使用的IE協(xié)議也很重要。因此，要開(kāi)發(fā)工業(yè)控制器設備，就需要滿(mǎn)足靈活的網(wǎng)絡(luò )支持需求，比如IE控制器和設備都能支持多個(gè)協(xié)議，以及讓通用以太網(wǎng)具備多個(gè)端口。
為了支持各種協(xié)議和多個(gè)以太網(wǎng)端口，除了執行主要處理任務(wù)的MPU外，還需要添加專(zhuān)用的通信LSI（如帶有可編程硬件的FPGA或支持EtherCAT和PROFINET的通用微控制器），以靈活滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )要求。除了支持以太網(wǎng)外，每個(gè)設備也需要配備自有電源和內存，而且還必須實(shí)現主MPU與附加設備之間的通信，這就使得硬件設計變得更加復雜。
圖1：適用于各種網(wǎng)絡(luò )的LSI組合
僅單個(gè)芯片即可靈活滿(mǎn)足各種網(wǎng)絡(luò )要求
要實(shí)現上述網(wǎng)絡(luò )要求，所選擇的MPU必須配備支持多種網(wǎng)絡(luò )、外設和操作系統的CPU。RZ/T2H MPU配備了業(yè)內一流的Quad Arm? Cortex?-A55 1.2GHz作為應用CPU，并配備了支持32位LPDDR4-3200的DDR IF作為大容量高速存儲器，可運行在IE控制器中廣泛應用的Linux操作系統。
除應用CPU外，RZ/T2H中還嵌入了兩個(gè)Arm Cortex-R52 CPU作為實(shí)時(shí)CPU，每個(gè)CPU中還嵌入了576 KB的大容量緊耦合內存（TCM），用于進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此設計消除了執行時(shí)間抖動(dòng)問(wèn)題，實(shí)現了確定性的高速響應處理，使RZ/T2H成為了一款理想的MPU，非常適合需要在預定周期內響應控制器的IE設備。
在網(wǎng)絡(luò )功能方面，RZ/T2H配有一個(gè)EtherCAT從站控制器（ESC）、一個(gè)用于PROFINET和EtherNet/IP的三端口以太網(wǎng)交換機（ETHSW）、三通道千兆以太網(wǎng)Mac（GMAC）以及一個(gè)用于靈活連接這些功能和四個(gè)外部端口的多路復用器。RZ/T2H是一個(gè)可支持各種網(wǎng)絡(luò )要求的MPU，它減少了硬件設計工時(shí)，使設計人員能夠用更少的組件構建體積更小的PCB板。
圖2：RZ/T2H的硬件配置
以PLC為例，GMAC可分配給一共三個(gè)端口–兩個(gè)端口用于IE控制器，一個(gè)端口用于連接監控系統和HMI的通用以太網(wǎng)。對于運動(dòng)控制器和CNC，四個(gè)端口中的兩個(gè)可用作IE設備（如EtherCAT），其余兩個(gè)端口可用作IE控制器。
RZ/T2H MPU讓用戶(hù)可以根據通信目的從應用CPU和實(shí)時(shí)CPU中選擇最合適的CPU，并憑借豐富的網(wǎng)絡(luò )功能靈活支持IE控制器、設備和通用以太網(wǎng)，從而減少了專(zhuān)用通信LSI等組件的數量。此外，如果在模型部署過(guò)程中出現不同的網(wǎng)絡(luò )要求，只需在軟件中更改對外部端口的分配即可，無(wú)需更改硬件，這極大地降低了硬件開(kāi)發(fā)成本。
評估板、網(wǎng)絡(luò )平臺開(kāi)發(fā)所需的示例程序
圖3：RZ/T2H評估板（RTK9RZT2H0S00000BJ）
用戶(hù)還可以從RZ/T2H產(chǎn)品網(wǎng)站下載Linux和FreeRTOS示例程序，以便借助EVK快速啟動(dòng)開(kāi)發(fā)工作。此外，瑞薩電子官網(wǎng)還有大量適用于IE控制器和設備–OPC UA和EtherCAT–以及通用以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò )的示例程序可供選擇。通過(guò)下載各種示例程序并與評估板配合使用，您可以立即開(kāi)始使用RZ/T2H MPU進(jìn)行下一步網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)。
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