FCE1302芯片簡介

方芯半導(dǎo)體的FCE1302是推出的一款EtherCAT從站控制芯片，以實(shí)現(xiàn)EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，芯片具有2個(gè)固定的 LVDS 數(shù)據(jù)收發(fā)端口、3個(gè)FMMU單元、4個(gè)SM 通道、256KB 控制寄存器、1KB 過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、支持 64 位分布時(shí)鐘功能，采用QFN32-EP封裝。在保證滿足EtherCAT插片式I/O方案必要功能和穩(wěn)定性的前提下，極大降低了芯片的使用成本。

通過對比插片式I/O目前市場上主流方案，F(xiàn)CE1302使用EtherCAT協(xié)議方案與RS485方案在開發(fā)成本和穩(wěn)定性基本相當(dāng)，但通訊速率和擴(kuò)展能力更優(yōu)，相對于私有協(xié)議方案，F(xiàn)CE1302方案全面占優(yōu)。所以FCE1302方案是性價(jià)比最高的插片式I/0方案。

FCE1302EtherCAT 插片式I/O方案介紹

FCE1302插片式I/O（公版外殼，可提供芯片和方案可提供原理圖驗(yàn)證）

耦合器：EtherCAT耦合器模塊是基于方芯半導(dǎo)體推出的EtherCAT從站控制芯片FCE1100設(shè)計(jì)。包括了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口和一個(gè)LVDS接口，通過使用外掛EEPROM可進(jìn)行XML文件配置導(dǎo)入。PHY芯片選用國產(chǎn)PHY芯片作為以太網(wǎng)接收和發(fā)送。通過垂直插拔安裝的方式與插片式IO模塊通過LVDS建立EtherCAT通信。耦合器模塊電源支持24V供電。帶有可拆解供電端子和導(dǎo)軌卡口，可實(shí)現(xiàn)免工具接線和安裝。選用最常見的RJ45網(wǎng)卡接口方便用戶快速靈活地應(yīng)用在各種工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用場景中。

基于方芯FCE1100的EtherCAT耦合器模塊 （公版外殼） FCE1302插片式I/O模塊（公版外殼）

FCE1302數(shù)字量I/O模塊（DI/DO）：數(shù)字量模塊集成了EtherCAT從站控制芯片F(xiàn)CE1302和微控制單元 STM32F103RCT6。外掛一顆EEPROM芯片用于存儲(chǔ)描述各種信息和對FCE1302芯片進(jìn)行初始化配置，EEPROM通過I2C接口和FCE1302進(jìn)行通信。FCE1302通過SPI接口與微控制器STM32F103RCT6建立連接，數(shù)據(jù)傳輸速率能夠到達(dá)20M。支持16通道數(shù)字量輸入，輸入電壓24V，模塊每個(gè)通道均帶有指示燈，用來指示外接信號狀態(tài)，輸入/輸出電路與主控電路采用光耦隔離。

FCE1302數(shù)字量I/O模塊（DI/DO）（內(nèi)部板卡外觀）

FCE1302模擬量I/O模塊（DA/AD）：此模塊集成了EtherCAT從站控制芯片 FCE1302 和微控制單元 STM32F103RCT6。外掛一顆EEPROM芯片用于存儲(chǔ)描述各種信息和對FCE1302芯片進(jìn)行初始化配置，EEPROM通過I2C接口和FCE1302進(jìn)行通信。FCE1302通過SPI接口與微控制器STM32F103RCT6建立連接，數(shù)據(jù)傳輸速率能夠到達(dá)20M。外掛16位精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入電壓0~10V，模塊每個(gè)通道均帶有指示燈，用來指示外接信號狀態(tài)。與內(nèi)部主控電路采用數(shù)字隔離器隔離，防止信號互相干擾、保護(hù)電路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

FCE1302 EtherCAT插片式I/O模塊測試實(shí)例

準(zhǔn)備工作

使用MDK開發(fā)環(huán)境，打開STM32從站工程，燒寫從站程序

Twincat軟件目錄下放置xml文件，將xml文件拷貝到C:TwinCAT3.1ConfigIoEtherCAT。點(diǎn)擊“TWINCAT”→“EtherCAT Devices”→“Reload Device Descriptions”重新讀取XML文件庫

推薦使用Intel的CPU和網(wǎng)卡，在Twincat內(nèi)安裝ecat的主站網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)：點(diǎn)擊“TWINCAT”→“show realtime”

選擇網(wǎng)卡，點(diǎn)擊install，若安裝成功則會(huì)顯示在安裝成功等待使用的列表下。

新建工程

點(diǎn)擊“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”

選擇“TwinCAT projects”，自定義名稱后點(diǎn)擊確定

掃描從站

從站設(shè)備如下圖所示：模塊從左往右依次為DI、DO、DA、AD模塊

設(shè)備上電，右鍵“Devices”，點(diǎn)擊scan，掃描從站→點(diǎn)擊“確定”→點(diǎn)擊“OK”→點(diǎn)擊“是”→點(diǎn)擊“是”（如下圖）

通過背板方案首端耦合器模塊的RJ45與TwinCAT主站建立連接，耦合器模塊通過LVDS端口連接下級FCE1302_STM32F103RCT6開發(fā)板實(shí)現(xiàn)拓?fù)?/p>

EEPROM燒錄

點(diǎn)擊右鍵從站設(shè)備，燒錄對應(yīng)的XML文件到從站板載ECAT EEPROM中

根據(jù)燒錄的程序選擇對應(yīng)的XML文件。

右下角會(huì)顯示燒錄進(jìn)度條，進(jìn)度條跑滿2輪代表燒錄完成，若中途進(jìn)度條卡住建議重新燒錄。

燒錄完成后移除設(shè)備重新掃描，正常進(jìn)入OP。

IO功能測試 FCE1302_STM32F103_DI測試

通過DI輸入端子A1輸入24V電壓，A1通道Value變?yōu)?，同時(shí)點(diǎn)亮指示燈。

通道1的Value為0時(shí)測得輸出端子A1的電壓為24V。 將Value寫為1，測得輸出端子A1電壓為0V，指示燈點(diǎn)亮。

將Value寫為65535，模擬量最大輸出10V，指示燈點(diǎn)亮。

通過輸入端子輸入最大電壓10V，Value接近 32767左右，指示燈點(diǎn)亮。

?審核編輯 黃宇