實(shí)時(shí)控制技術(shù)滿足實(shí)時(shí)工業(yè)通信發(fā)展的需求 —— 第1部分

在我之前的博文“EtherCAT和C2000?MCU  —— 實(shí)時(shí)通信滿足實(shí)時(shí)控制”中，我在TI Designs參考設(shè)計(jì)庫(kù)中討論了一種設(shè)計(jì)，以幫助簡(jiǎn)化符合國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）61158兼容且基于TI C2000實(shí)時(shí)控制微控制器（MCU）的EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)。該博文概述了EtherCAT技術(shù)非常適合工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中C2000 MCU的原因，以及為何TI DesignDRIVE團(tuán)隊(duì)選擇Beckhoff的ET1100作為參考。用于高性能MCU參考設(shè)計(jì)的EtherCAT接口未提供評(píng)估和自行創(chuàng)建完整EtherCAT節(jié)點(diǎn)（包括堆棧）的方法。

通過(guò)在controlSUITE中發(fā)布EtherCAT Slave和C2000 Delfino?MCU controlCARD套件以及EtherCAT解決方案參考軟件，您可直接在C2000 MCU上快速啟動(dòng)EtherCAT從站堆棧的開(kāi)發(fā)。

在接下來(lái)的博客系列中，我將討論C2000 MCU上EtherCAT從站堆棧支持的市場(chǎng)機(jī)遇；有關(guān)TI實(shí)施的不同之處；然后深入探討如何為評(píng)估、驗(yàn)證和創(chuàng)建這些開(kāi)發(fā)階段提供支持。

EtherCAT在工業(yè)應(yīng)用中的可取之處眾所周知。Ethercat在全球的應(yīng)用，尤其是在多軸伺服機(jī)器上，已經(jīng)非常引人注目，至少?gòu)腡I的C2000市場(chǎng)的角度來(lái)看是這樣。隨著EtherCAT技術(shù)組（ETG）的成員人數(shù)突破4,300，以及不以歐洲為主的全球成員的不斷增長(zhǎng)和均衡組合，可以明顯看到整體EtherCAT解決方案、技術(shù)、可用性、許可、支持等方面都與工業(yè)客戶(hù)產(chǎn)生了共鳴。

我們已看到許多客戶(hù)承擔(dān)了使C2000 MCU能夠在本機(jī)上運(yùn)行EtherCAT堆棧的任務(wù)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中。將實(shí)時(shí)通信直接集成到實(shí)時(shí)控制開(kāi)發(fā)環(huán)境中簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程。顯而易見(jiàn)的是，集成到單個(gè)中央處理單元（CPU）將簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中斷和實(shí)時(shí)控制環(huán)路計(jì)時(shí)之間的同步。

C2000 MCU完全能夠執(zhí)行軟件堆棧并同時(shí)執(zhí)行高要求的實(shí)時(shí)電機(jī)控制，這主要是因?yàn)镋therCAT硬件能夠處理EtherCAT通信中最具挑戰(zhàn)性的實(shí)時(shí)元素。與添加輔助CPU來(lái)運(yùn)行堆棧相比，單個(gè)CPU在降低成本和減少電路板空間方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。如果您使用額外的CPU來(lái)處理堆棧，則系統(tǒng)性能也會(huì)受益于降低的傳輸延遲。在運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中，系統(tǒng)響應(yīng)新目標(biāo)位置的時(shí)間或延遲至關(guān)重要。如果位置命令輸入定時(shí)無(wú)法跟上控制回路功能，為什么要最大限度地減少位置控制回路時(shí)間？運(yùn)行EtherCAT堆棧的臨時(shí)CPU可能會(huì)影響整體運(yùn)動(dòng)性能。

鑒于EtherCAT和C2000 MCU運(yùn)動(dòng)控制的互補(bǔ)方面以及客戶(hù)支持請(qǐng)求，TI利用其嵌入式軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和C2000 MCU架構(gòu)知識(shí)創(chuàng)建了一套軟件解決方案，旨在幫助開(kāi)發(fā)TI實(shí)時(shí)控制MCU的EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)。該軟件包只需很少的開(kāi)發(fā)投資，而且可幫助您：

• 評(píng)估    從站節(jié)點(diǎn)的堆棧。

• 驗(yàn)證 自定義硬件的正確操作或連接。

• 創(chuàng)建    一個(gè)完整的從站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序，通過(guò)使用您的硬件和ETG分發(fā)的堆

圖1：C2000 MCU本機(jī)EtherCAT從站堆棧支持流程

圖1所示為自行開(kāi)發(fā)從站節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序的三個(gè)階段。它還概述了硬件假設(shè)，并描述了可用于支持每個(gè)階段的軟件模塊。我們將花費(fèi)更多時(shí)間在后續(xù)博文中解答每個(gè)階段的支持。然而，本系列的下一篇博文將描述啟用的一些特定功能，以及為使C2000 MCU上的從站堆棧開(kāi)發(fā)對(duì)實(shí)時(shí)控制應(yīng)用程序更具吸引力所采取的措施。