1.產(chǎn)品簡(jiǎn)介
1.1 netX 90介紹
netX90是基于netX51/52的成功開發(fā)的新一代網(wǎng)絡(luò)控制器，其安全性是產(chǎn)品的核心價(jià)值，可實(shí)現(xiàn)具有更高性能的集成，并提高功率效率等級(jí)。在netX90 SoC中集成了兩個(gè)獨(dú)立CPU內(nèi)核 ，其中一個(gè)用于實(shí)時(shí)工業(yè)通訊，另一個(gè)可實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用程序的開發(fā)。這兩個(gè)CPU之間的數(shù)據(jù)交互仍基于雙端口內(nèi)存DPM結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一的API接口。工業(yè)通訊協(xié)議棧以可加載固件（LFW）形式提供，經(jīng)過全面的測(cè)試和協(xié)議預(yù)認(rèn)證，應(yīng)用程序軟件開發(fā)人員能快速的實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的移植和應(yīng)用程序的開發(fā)。
圖1 netX90芯片硬件框圖
無論netX 90是作為單芯片解決方案，還是作為配有HOST CPU的通訊協(xié)處理器，基于可加載固件（LFW）形式的協(xié)議棧，都可做為單獨(dú)部件獨(dú)立運(yùn)行。其外部HOST主機(jī)接口，不僅能夠滿足過程I/O數(shù)據(jù)大吞吐量的高速訪問，同時(shí)滿足網(wǎng)絡(luò)通訊周期的精確時(shí)鐘同步。
1.2 NXHX 90-JTAG介紹
XHX 90-JTAG是赫優(yōu)訊基于netX90芯片自主研發(fā)的開發(fā)板，方便客戶前期評(píng)估測(cè)試，本文測(cè)試以此開發(fā)板為主。
圖2 NXHX 90-JTAG硬件框圖
基于netX90的開發(fā)板NXHX 90-JTAG，主要特性：
?。?） 主機(jī)接口：
◆作為配有Host MCU通訊處理器：8位/16位的并行DPM模式，2xSPI/SQI 串行DPM模式；
◆單芯片解決方案：16 bit SDRAM，用于以太網(wǎng)PHY的MII，定制化模塊方案。
?。?） 通過SPI/SQI為串行DPM（SPM0）提供額外的主機(jī)接口引腳；
?。?） 用于調(diào)試的JTAG MIPI-20接口；
?。?） 用于OpenOCD的板載JTAG-to-USB適配器(FTDI)
?。?） 用于診斷和下載協(xié)議棧固件的板載UART-to-USB的適配器（FTDI）
?。?） Mini-B型USB連接器用于通過FTDI進(jìn)行JTAG-to-USB調(diào)試和UART-to-USB用于診斷及固件下載；
?。?） 帶有“Link”和“Activity”LED燈的兩個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口
?。?） NXHX傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線模塊的接口（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet和CC-Link）
?。?） 4MB 的SQI Flash
?。?0） RS-232串口
?。?1） 具有Biss、SSI或ENDat連接的編碼器接口
?。?2） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）接口
（13） MMIO連接
（14） 配置啟動(dòng)模式（Alternative boot mode和Console mode）的開關(guān)
NXHX 90-JTAG 開發(fā)板有不同的Debug方式：
（1）JTAG-to-USB：連接開發(fā)板上Mini-USB接口（X1000），S701 Switch1=OFF；
?。?） External debugger：連接開發(fā)板上JTAG接口（X400），S701 Switch1=ON。
1.3 netX Studio CDT配置軟件
netX Studio CDT（C/C++開發(fā)工具）是用于Hilscher netX SoC的基于Eclipse的集成開發(fā)環(huán)境，可用于以下具體操作：
◆對(duì)象定義和映射
◆設(shè)備配置
◆創(chuàng)建產(chǎn)品文件（構(gòu)建過程）
◆將產(chǎn)品文件和可加載固件下載到硬件設(shè)備
◆離線模擬或在線診斷。
netX Studio CDT工具的應(yīng)用范圍僅限于基于netX的從屬設(shè)備，或者使用可加載的固件進(jìn)行操作，該工具主要用于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)從站設(shè)備的開發(fā)。
圖3 netX Studio CDT界面
使用這個(gè)工具可以對(duì)NXHX 90-JTAG開發(fā)板進(jìn)行相應(yīng)的配置，并調(diào)試netX 90應(yīng)用程序。
2. EtherCAT Slave協(xié)議棧技術(shù)參數(shù)
3. 硬件平臺(tái)
EtherCAT Master：cifX 50-RE/ +ML，赫優(yōu)訊實(shí)時(shí)以太網(wǎng)主站板卡
EtherCAT Slave：NXHX 90-JTAG，netX90開發(fā)板
MCU：STM32-F7開發(fā)板
配置工具：
（1） 主站側(cè)：采用SYCON.net進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，并進(jìn)行通訊測(cè)試；
?。?） 從站側(cè)：?jiǎn)涡酒鉀Q方案時(shí)，采用netX Studio CDT進(jìn)行硬件配置，協(xié)議棧下載，并運(yùn)行應(yīng)用程序；基于外部STM32開發(fā)板，netX90作為通訊芯片時(shí)，采用netX Studio CDT進(jìn)行硬件配置，以及下載相應(yīng)的文件，然后采用System Workbench for STM32運(yùn)行應(yīng)用程序。
4. 單芯片解決方案
netX90作為單芯片解決方案，即同時(shí)采用netX90芯片內(nèi)部負(fù)責(zé)Communication和Application的內(nèi)核，兩個(gè)核通過iDPM建立連接。此時(shí)，只需要通過netX Studio CDT配置NXHX 90-JTAG板，然后，通過以太網(wǎng)口連接主站PLC即可建立通訊。
4.1 配置NXHX 90-JTAG板
通過miniUSB端口，將NXHX 90-JTAG連接至電腦進(jìn)行配置，需設(shè)置開發(fā)板上S701 Switch1=OFF，并且啟動(dòng)模式為Stand boot Mode，所以S400 Switch 5 = OFF，Switch 6 = OFF。
?。?）編譯工程
硬件開發(fā)板設(shè)置完成之后，打開netX Studio CDT軟件，在歡迎界面中選擇Open project，進(jìn)入工程文件選擇界面，選擇netXStudio_ECSV5_simpleConfig，打開。導(dǎo)入工程文件之后，需要先編譯整個(gè)工程，選擇Build，點(diǎn)擊Build Solution，如下圖所示：
圖4 選擇編譯整個(gè)工程
?。?）創(chuàng)建Doxygen html文檔
選擇Doxygen，點(diǎn)擊Build Documentation，如下圖所示。完成構(gòu)建Doxygen html文件之后，在Doc文件夾下會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)Html文件夾，根據(jù)該文件可查看設(shè)備的詳細(xì)信息。
圖5 創(chuàng)建Doxygen html文件
（3）生成硬件配置二進(jìn)制文件
在提供的工程文件中，包含硬件設(shè)置文件的xml文檔，可在netX Studio CDT軟件中生成二進(jìn)制文件，在單芯片解決方案中，需要啟動(dòng)內(nèi)部idpm，所以需要選擇hardware_config_idpm.xml，右鍵點(diǎn)擊Build Hardware Configuration命令，如下圖所示：
圖6 生成二進(jìn)制格式硬件配置文件
分別生成基于LMF和MFW的硬件配置文件：hardware_config_idpms.hwc和hardware_config_idpm.hwc，點(diǎn)擊OK保存即可。
?。?）燒寫配置文件
點(diǎn)擊Tool，選擇Flasher，或者可以直接點(diǎn)擊上側(cè)導(dǎo)航欄的小閃電按鈕，進(jìn)入之后，會(huì)自動(dòng)掃描所連接的開發(fā)板， 掃面到設(shè)備之后，點(diǎn)擊Next，進(jìn)入Flasher。
首先點(diǎn)擊Brower Project，選擇硬件配置文件，因本測(cè)試選擇的Loadable Firmware，所以選擇硬件配置文件時(shí)選擇hardware_config_idpm.hwc， 需要下載的文件如下圖所示，分別將這幾個(gè)文件下載到netX90開發(fā)板即可。
圖7 需下載的文件
4.2 調(diào)試工程文件
NXHX 90-JTAG開發(fā)板完成之后，可以netX Studio CDT軟件中調(diào)試應(yīng)用程序，首先，設(shè)置調(diào)試相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊Debug，選擇Set Startup Target，以確定所要測(cè)試的為：armv7em-none-eabi/4.9.3/netx90_app_iflash。
點(diǎn)擊Start Debugging之后，出現(xiàn)一個(gè)Debug Setting選擇框，如下圖所示，選擇目標(biāo)板為NXHX-90，Debugger為NXHX-90 On-Board Debugger，點(diǎn)擊Debug即可。
圖8 設(shè)置Debug目標(biāo)
在Debug過程中，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)選擇框，是否將是否將應(yīng)用程序燒寫至APP端的Internal Flash中，選擇Yes即可。程序運(yùn)行起來之后，相當(dāng)于已經(jīng)啟動(dòng)了EtherCAT從站設(shè)備，可連接主站進(jìn)行通訊測(cè)試。
注：?jiǎn)?dòng)軟件程序之前，需查看Set Configuration Service部分的代碼是否與協(xié)議棧和相應(yīng)的設(shè)備描述文件相匹配。
4.3 通訊測(cè)試
關(guān)于NXHX 90-JTAG開發(fā)板那邊的設(shè)置以及應(yīng)用程序的調(diào)試已經(jīng)完成，可與主站建立通訊，本文選擇主站為赫優(yōu)訊主站板卡cifX50-RE/+ML，在SYCON.net完成組態(tài)，配置完成主站板卡，自動(dòng)掃描添加從站設(shè)備，完整組態(tài)。需設(shè)置從站設(shè)備的PDO數(shù)據(jù)，應(yīng)與軟件應(yīng)用程序中的PDO參數(shù)相匹配，雙擊從站，可將不需要的PDO刪除即可。
圖9 設(shè)置PDO參數(shù)
將所有配置信息下載到板卡，既可以進(jìn)行通訊測(cè)試。
圖10 通訊診斷信息
注：在通訊測(cè)試過程中，可能在會(huì)通訊不成功，原因是軟件程序中設(shè)置的設(shè)備信息與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中的設(shè)備描述文件不匹配。
5．配有主CPU的解決方案實(shí)例介紹
netX90可作為配有主CPU的通訊處理器，只采用其內(nèi)部負(fù)責(zé)通訊的內(nèi)核運(yùn)行協(xié)議棧，而不是用應(yīng)用程序內(nèi)核。本文中，選擇STM32-F7開發(fā)板作為主CPU，采用netX90基于STM32的應(yīng)用案例作為主應(yīng)用程序，主站為赫優(yōu)訊實(shí)時(shí)以太網(wǎng)主站板卡進(jìn)行測(cè)試。
5.1 配置NXHX 90-JTAG開發(fā)板
配置NXHX 90-JTAG開發(fā)板與netX90作為單芯片解決方案時(shí)的步驟一樣，前面第（1）（2）步不再做詳細(xì)介紹。netX90作為配有主CPU的通訊處理器時(shí)，不在啟用其內(nèi)部idpm，而是通過SPI的方式連接搭配主機(jī)，所以在硬件配置中有不同，需選擇hardware_config_spm.xml生成二進(jìn)制硬件配置文件。生成二進(jìn)制文件時(shí)，同樣會(huì)生成基于LFW和MFW的兩個(gè)二進(jìn)制文件，都點(diǎn)擊保存即可。然后將硬件配置文件和協(xié)議棧hardware_config_spm.hwc和協(xié)議棧文件X090D000.nxi燒寫到開發(fā)板，并進(jìn)行Debug即可。
圖11 選擇硬件配置xml文件
5.2．運(yùn)行基于STM32的應(yīng)用程序
在選擇基于外部CPU進(jìn)行通訊測(cè)試時(shí)，需要通過SPI引腳，與主CPU建立連接。然后，打開System Workbench for STM32軟件，選擇上側(cè)導(dǎo)航欄File→Import，導(dǎo)入工程文件，如下圖所示：
圖12 導(dǎo)入工程文件
在跳出的界面選擇Existing Projects into Workspace，然后點(diǎn)擊Next，選擇將文件保存在STM32工作區(qū)。如下圖所示：
圖13 選擇將文件保存
然后進(jìn)入具體的工程文件選項(xiàng)，如下圖所示：
圖14 選擇文件
點(diǎn)擊Brown，根據(jù)相應(yīng)的路徑選擇STM32文件夾中的Project，如下圖所示：
圖15 工程文件
赫優(yōu)訊提供的資料中包含多種以太網(wǎng)實(shí)例，用戶可根據(jù)自己的測(cè)試選擇相應(yīng)的文件，本文測(cè)試EtherCAT從站，所以可只選擇EtherCAT工程文件。編譯整個(gè)工程，點(diǎn)擊Build→Build all。編譯好整個(gè)工程文件，進(jìn)入程序調(diào)試模式，選擇Run→Debug，如下圖所示：
圖16 程序調(diào)試
點(diǎn)擊開發(fā)板的RESET按鈕，可以通過串口工具Tera Term查看相應(yīng)的打印信息。
5.3 通訊測(cè)試
關(guān)于NXHX 90-JTAG開發(fā)板那邊的設(shè)置以及應(yīng)用程序的調(diào)試已經(jīng)完成，可與主站建立通訊，本文選擇主站為赫優(yōu)訊主站板卡cifX50-RE/+ML，在SYCON.net完成組態(tài)，配置完成主站板卡，自動(dòng)掃描添加從站設(shè)備，完整組態(tài)。然后設(shè)置從站PDO參數(shù)，將所有配置信息下載到板卡，既可以進(jìn)行通訊測(cè)試。
圖17 通訊測(cè)試
6. 總結(jié)
在本文的測(cè)試中，netX90無論是作為單芯片解決方案還是作為配有主CPU的通訊處理器解決方案，在赫優(yōu)訊提供的配置軟件中完成硬件引腳的配置，然后通過應(yīng)用程序方便快捷的實(shí)現(xiàn)EtherCAT從站的開發(fā)。
