基于方芯FCE1100 FCE1353高性能EtherCAT從站芯片的交換機方案

EtherCAT交換機

EtherCAT交換機是一種專為EtherCAT網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的工業(yè)級以太網(wǎng)設(shè)備，支持高速、低延遲的實時通信，適用于工業(yè)自動化、機器人和運動控制等領(lǐng)域。它具備多個端口，支持靈活的拓撲結(jié)構(gòu)（如線形、環(huán)形、星形和樹形），無需額外的交換機設(shè)備，降低了硬件成本。此外，EtherCAT交換機通?；诟咝阅蹺therCAT ASIC通訊芯片，具有高帶寬和高可靠性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、軌道交通、智能制造、智慧礦山、能源行業(yè)等領(lǐng)域，用于實現(xiàn)設(shè)備間的高速數(shù)據(jù)傳輸和安全隔離，保障生產(chǎn)安全，并支持實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

方芯ESC芯片

ESC芯片指的是EtherCAT從站控制器（EtherCAT Slave Controller）芯片，是EtherCAT系統(tǒng)中用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層功能的核心組件。方芯推出的多款ESC從站芯片，EtherCAT從站控制器（ESC）作為EtherCAT系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分，是包含了多端口以及不同通信模式的AISC芯片，在從站系統(tǒng)中主要負責(zé)處理EtherCAT數(shù)據(jù)幀。

方芯FCE1100對標ET1100芯片

對于EtherCAT交換機，因為需要使用的MII接口數(shù)量較多，最多支持4端口的FCE1100芯片成為交換機方案的首選。FCE1100具有4個數(shù)據(jù)收發(fā)端口（可以任意配置為MII或者LVDS接口）、8個FMMU單元、8個SM通道、4KB控制寄存器、8KB過程數(shù)據(jù)存儲器、支持64 位DC分布式時鐘，性能強大，可以使用其充足的MII接口與LVDS接口實現(xiàn)EtherCAT數(shù)據(jù)交換。

FCE1100功能框圖

4口EtherCAT交換機方案

基于FCE1100的4口交換機方案：FCE1100配備了四個獨立的數(shù)據(jù)收發(fā)端口，具備自動轉(zhuǎn)發(fā)和回環(huán)功能。這些端口彼此間互不影響，確保了各個分支路徑的連接狀態(tài)獨立運作。因此，若分支器上的某一路徑發(fā)生故障，不會對其他路徑造成干擾，極大地方便了后期的維護工作。方芯公司能夠依據(jù)客戶需求，提供四口交換機的原型設(shè)計方案，供客戶參考并加速其開發(fā)進程。

FCE1100四口交換機示意圖

通過使用FCE1100芯片，可以輕松實現(xiàn)四口EtherCAT交換機的功能。將FCE1100芯片的四個端口設(shè)置為MII接口模式，其中邏輯端口0充當(dāng)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的輸入端口；而邏輯端口1、2和3則被設(shè)計為連接額外的耦合器或EtherCAT從站模塊，所有端口均支持熱插拔技術(shù)，確保在系統(tǒng)運行期間可以安全地進行連接或斷開操作。

FCE1100_DP83848四口交換機DEMO板

基于FCE1353的4口交換機方案：四口EtherCAT交換機的實現(xiàn)也同時也可以用兩顆FCE1353芯片。相較于FCE1100，它內(nèi)部已經(jīng)集成了兩顆PHY芯片，從而無需額外的PHY芯片。通過將FCE1353_A設(shè)置為下行模式，而FCE1353_B設(shè)置為上行模式，并采用BACK-TO-BACK連接方式，便能成功構(gòu)建四口EtherCAT交換機。

FCE353 BACK-TO-BACK MII連接示意圖

FCE353四口交換機示意圖

6口EtherCAT交換機方案

針對六口EtherCAT交換機，我們可以通過配置兩顆FCE1100芯片來實現(xiàn)其功能。具體而言，將兩顆FCE1100芯片的四個端口設(shè)置為3個MII接口和1個LVDS接口。在這一配置中，F(xiàn)CE1100_A的邏輯端口0充當(dāng)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的輸入端口；邏輯端口2則作為LVDS接口，與FCE1100_B的邏輯端口0相連。至于FCE1100_A的邏輯端口1和3，以及FCE1100_B的邏輯端口1、2、3，它們可用于連接其他耦合器或EtherCAT從站模塊。

FCE1100六口交換機示意圖

FCE1100六口交換機

FCE1100六口交換機原型開發(fā)板 基于方芯EtherCAT從站控制器芯片開發(fā)的交換機與市場上主流的PLC主站兼容，例如倍福、歐姆龍NX系列以及信捷XDH系列主站等。方芯EtherCAT從站控制器芯片，可靈活配置多種EtherCAT拓撲擴展模塊，例如8口交換機和媒體轉(zhuǎn)換器等，以滿足客戶多樣化和復(fù)雜的應(yīng)用需求。

如果想了解更多的朋友可以聯(lián)系：sales@funcience.com 或者致電010-62901860 也可以關(guān)注“方芯半導(dǎo)體”公眾號。

審核編輯 黃宇