瑞薩電子多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)MPU介紹及RZ/N2L IO-Link方案介紹

RZ/T2M

RZ/T2M-高性能、多功能MPU可實(shí)現(xiàn)工業(yè)AC Servo和控制器的高速處理和高精度控制。

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rz-mpus/rzt2m-high-performance-multi-function-mpu-realizing-high-speed-processing-and-high-precision-control

RZ/N2L

RZ/N2L-集成TSN三端口千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，能夠在各種工業(yè)應(yīng)用中輕松實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)和TSN。

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rz-mpus/rzn2l-integrated-tsn-compliant-3-port-gigabit-ethernet-switch-enables-various-industrial-applications

一．產(chǎn)品特色功能介紹

（1）針對工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢，支持多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)，帶千兆TSN以太網(wǎng)交換機(jī)

1.以太網(wǎng)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種配置

?集成Gbit TSN交換機(jī)
集成的Beckhoff的EtherCAT IP，避免了互操作性問題

?通過多路復(fù)用實(shí)現(xiàn)各種協(xié)議配置

e.g.）3xEtherCAT，2xEtherCAT+1xEthernet，

3xGigabit TSN...

2.3端口Gbit TSN交換機(jī)+Gbit Ethernet MAC

支持TSN（IEEE802.1Q）集成以太網(wǎng)交換機(jī)，支持以下功能。

3.支持多協(xié)議，包括PROFINET RT/IRT、Ethernet/IP DLR、EtherCAT、OPC UA...

4. 支持Profinet RT/IRT，作為西門子工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一的Profinet在中國市場受歡迎。

（2）在RZ/T2M上實(shí)時(shí)控制和網(wǎng)絡(luò)操作在硬件軟件上的分離，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠性和實(shí)時(shí)性能電機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)操作由H/W和S/W分隔開來運(yùn)行。通過2MB的共享SRAM來進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

（3）工業(yè)以太網(wǎng)多協(xié)議支持列表（RZ/T2M&RZ/N2L）

瑞薩提供的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧例程有：

Profinet RT/IRT

OPC UA

Ethernet IP

Modbus/TCP

EtherCAT

瑞薩第三方提供的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧例程有：

CC-LINK IE Field Basic

Powerlink

（4）多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)認(rèn)證證書

二．誠達(dá)RZ/N2L IO LINK解決方案介紹

為滿足自動(dòng)化工廠對快速、遠(yuǎn)距離操作各類傳感器、執(zhí)行器的需求，被譽(yù)為“自動(dòng)化的最后一米”的IO-Link技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。IO-Link是一種點(diǎn)對點(diǎn)的串行通信協(xié)議，是將傳統(tǒng)或智能傳感器和執(zhí)行器集成在自動(dòng)化系統(tǒng)中的低成本通信接口技術(shù)。擁有IO-Link通訊接口，可以使現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器可以更好地適應(yīng)簡易、快捷地修改參數(shù)設(shè)置的需要，極大提升現(xiàn)代智能工廠的靈活性和生產(chǎn)效率。

瑞薩生態(tài)合作伙伴南京誠達(dá)工業(yè)（Loyst）開發(fā)了基于瑞薩RZ/N2L的IO-Link主站解決方案。該方案使用RZ/N2L運(yùn)行Ethercat/ProfinetRT/EthernetIP工業(yè)以太網(wǎng)以及IO-Link主站協(xié)議，支持TEConcept IO-Link主站協(xié)議，并提供交鑰匙解決方案。

誠達(dá)RZ/N2L IO LINK方案：

主要特點(diǎn)：

RZN2L+4*CCE4510（IO LINK主站PHY）

RZN2L運(yùn)行EtherCAT/Profinet/IO-Link主站協(xié)議

Teconcept IO LINK主站協(xié)議支持

PORT EtherCAT/Profinet RT協(xié)議棧

易于使用的開發(fā)套件有助于縮短原型生產(chǎn)時(shí)間

產(chǎn)品級交鑰匙解決方案

目標(biāo)應(yīng)用：

工業(yè)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)IO LINK主站網(wǎng)關(guān)

三．常見Q&A

IO LINK如何與CPU進(jìn)行通信連接？

答復(fù)：在RZN2L+CCE4510方案中，IOLink數(shù)據(jù)通過CQ、IQ線按設(shè)置的速率傳遞到CCE4510芯片，RZN2L和CCE4510芯片之間通過SPI總線通訊。

IO LINK常見應(yīng)用領(lǐng)域場景？是否有常見問題和故障？

答復(fù)：汽車自動(dòng)化產(chǎn)線，汽車電池產(chǎn)線應(yīng)用比較多。

在IO-Link使用中，要面對各種配置軟件，如codesys，TwinCat，sysmac studio，autoshop，TIA Protal等，對IO-Link參數(shù)、ISDU的配置各種各樣，需要使用者多熟悉了解。

IO LINK支持多大速率的信號傳輸，是否有安全相關(guān)的保護(hù)應(yīng)用？

答復(fù)：

1、IO-Link使用CQ線通過串行方式傳遞數(shù)據(jù)，支持4.8，38.4，230.4Kbit/s。

2、IO-Link協(xié)會已經(jīng)定義了IO-Link Safety的規(guī)范。目前，TEConcept計(jì)劃年底推出IO-Link Safety的商業(yè)協(xié)議棧。如有興趣，可及時(shí)聯(lián)系誠達(dá)工業(yè)。當(dāng)前方案還是不支持的。

IO LINK支持哪些協(xié)議？

答復(fù)：IO-Link目前只有IEC61131-9標(biāo)準(zhǔn)。

Ethernet/EtherCAT如何與IO LINK進(jìn)項(xiàng)連接通信？

答復(fù)：IO-Link協(xié)議對外提供SMI接口進(jìn)行參數(shù)配置和過程數(shù)據(jù)傳遞，其他各種協(xié)議Profinet、EtherCAT和EtherNet/IP都是通過SMI接口跟IO-Link交換數(shù)據(jù)，SMI接口細(xì)節(jié)可以參考IO-Link協(xié)議。

Ethernet與EtherCAT區(qū)別？

答復(fù)：Ethernet（以太網(wǎng)）和EtherCAT（以太卡）是兩種不同的通信技術(shù)，它們有以下主要區(qū)別：

1. 工作方式：Ethernet是一種標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)通信技術(shù)，用于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)。它采用分組交換的方式，使用CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測）協(xié)議來控制數(shù)據(jù)傳輸，并支持廣播和多點(diǎn)通信。而EtherCAT是一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。它通過在以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)字段中實(shí)時(shí)地傳遞數(shù)據(jù)，以達(dá)到高效的實(shí)時(shí)通信。
2. 實(shí)時(shí)性能：Ethernet通常以毫秒級的延遲進(jìn)行通信，適合大多數(shù)企業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)通信需求。而EtherCAT專注于提供更低的通信延遲和更高的實(shí)時(shí)性能，通常以微秒級的延遲進(jìn)行通信，滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)Ω咚賹?shí)時(shí)通信的需求。
3. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：Ethernet通常采用星型或總線型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中連接多個(gè)設(shè)備。而EtherCAT則使用總線型或環(huán)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過一個(gè)主站向多個(gè)從站發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，形成一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。
4. 數(shù)據(jù)傳輸方式：Ethernet使用TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，支持各種應(yīng)用層協(xié)議，如HTTP、FTP等。而EtherCAT則采用Master/Slave模式，在主站和從站之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。
總的來說，Ethernet適用于一般的數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)連接需求，而EtherCAT主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，提供高效的實(shí)時(shí)通信能力。

工業(yè)以太網(wǎng)三種主流協(xié)議應(yīng)用領(lǐng)域及范圍區(qū)別？

答復(fù)：Profinet，EtherCAT，Ethernet/IP是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中常用的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信協(xié)議，它們各自具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢，適用于不同的應(yīng)用場景。以下是它們之間的主要區(qū)別：

1. Profinet?是由PROFIBUS International（PI）開發(fā)的，旨在提供工業(yè)以太網(wǎng)的完整解決方案，包括實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全和網(wǎng)絡(luò)安全等多個(gè)方面。它支持跨供應(yīng)商的技術(shù)，能夠完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。Profinet的功能包括8個(gè)主要的模塊，如實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制等，為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)全面的網(wǎng)絡(luò)解決方案?。

PROFIBUS International（PI）

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=PROFIBUS%20International%20(PI)&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

2. EtherCAT是由德國Beckhoff Automation GmbH研發(fā)的，以其高實(shí)時(shí)性能和靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)著稱。EtherCAT通過集束幀報(bào)文的傳輸方式，實(shí)現(xiàn)了極短的響應(yīng)時(shí)間和高數(shù)據(jù)吞吐量，特別適合需要高速數(shù)據(jù)傳輸和精確同步的應(yīng)用。它支持可選的線纜冗余和功能性安全協(xié)議，適用于各種工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用，包括高速控制和數(shù)據(jù)采集?。

Beckhoff Automation GmbH

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=Beckhoff%20Automation%20GmbH&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

3. Ethernet/IP?（Ethernet Industrial Protocol）是一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)UDP/IP與TCP/IP協(xié)議的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議，由ODVA開發(fā)。它利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備定義了一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。Ethernet/IP支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)通信，適用于工業(yè)自動(dòng)化、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)集成。

UDP/IP

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=UDP%2FIP&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

TCP/IP

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=TCP%2FIP&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

ODVA

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=ODVA&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

TSN是使用R核實(shí)現(xiàn)的嗎？抖動(dòng)性能是多少？

答復(fù)：是的，同步信號的抖動(dòng)是<100ns。

TEConcept IO LINK主站協(xié)議與其他主流IO LINK協(xié)議棧的兼容性和互操作性如何？

答復(fù)：TEConcept和TMG作為目前最主流的兩家商業(yè)IO-Link協(xié)議棧，其產(chǎn)品都已廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)。而且，IO-Link協(xié)會每年都會舉辦IO-Link主從站產(chǎn)品互操活動(dòng)，來驗(yàn)證產(chǎn)品的一致性。所以，無論用的哪家協(xié)議棧，只要是通過IO-Link一致性測試，其兼容性和互操作性是沒有問題的。

瑞薩提供的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧是免費(fèi)的嗎？

答復(fù)：瑞薩在官網(wǎng)上提供的瑞薩自己開發(fā)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧是免費(fèi)的，客戶可以用來評估和在此基礎(chǔ)上的二次開發(fā)。

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