國(guó)產(chǎn)集成PHY的EtherCAT芯片方芯FCE1353方案開(kāi)發(fā)板介紹

方芯半導(dǎo)體FCE1353芯片介紹

FCE1353是方芯半導(dǎo)體推出的一款支持2/3端口的EtherCAT從站控制芯片，芯片資源包含：8KB雙端口存儲(chǔ)器 (DPRAM)）、8個(gè)SyncManager、8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線內(nèi)存管理單元 (FMMU) 和一個(gè)64位分布式時(shí)鐘，芯片內(nèi)部提供了兩個(gè)集成的以太網(wǎng)PHY，每個(gè)PHY均提供全雙工100BASE-TX收發(fā)功能，支持100Mbps運(yùn)行。FCE1353設(shè)計(jì)功能完全對(duì)標(biāo)微芯LAN9253，可以做到PIN-TO-PIN的原位替換，芯片的整體功能布局圖如下：

FCE1353芯片內(nèi)部框圖 (圖片來(lái)源：FCE1353_datasheet)

考慮到使用便利，基于FCE1353豐富的資源，方芯半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了針對(duì)FCE1353不同類型的demo板用于客戶測(cè)試評(píng)估。

FCE1353評(píng)估板介紹

FCE1353評(píng)估板配備兩個(gè)RJ45連接器支持兩個(gè)集成PHY，同時(shí)評(píng)估板上外掛一顆EEPROM芯片用于存儲(chǔ)設(shè)備的描述信息和芯片初始配置，此EEPROM可以通過(guò)EtherCAT主站或者SSC燒錄不同XML文件用于實(shí)現(xiàn)SPI、HBI或數(shù)字IO的PDI操作模式。評(píng)估板將外設(shè)接口全部引出，方便客戶使用不同的MCU和外設(shè)與FCE1353進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

FCE1353評(píng)估板

FCE1353評(píng)估板功能特點(diǎn)

FCE1353芯片內(nèi)部集成兩顆電流型PHY可節(jié)省成本與布線空間；

評(píng)估板部分走線一分二，支持HBI、SPI及16位數(shù)字IO的PDI操作模式，可通過(guò)兩處開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)切換，方便客戶根據(jù)自己的情況進(jìn)行配置和信號(hào)處理，芯片管腳數(shù)量減少可以有效降低板子的BOM數(shù)量，減少制造成本，同時(shí)開(kāi)關(guān)的切換使用方便，可用跳線模式來(lái)實(shí)現(xiàn)；

1353評(píng)估板開(kāi)關(guān)（圖片來(lái)源：1353評(píng)估板原理圖）

評(píng)估板卡可用于倍福EL9800/EL9820 EtherCAT評(píng)估平臺(tái)的附加板，可以輕松集成到EL9800評(píng)估板上用于客戶深入評(píng)估FCE1353的各種性能。

倍福EL9820評(píng)估平臺(tái)（圖片來(lái)源：倍福官網(wǎng)）

適配EL9820的PDI接口（圖片來(lái)源：1353評(píng)估板原理圖）

FCE1353與MCU應(yīng)用開(kāi)發(fā)板介紹

FCE1353與MCU應(yīng)用開(kāi)發(fā)板集成了一顆FCE1353和一顆MCU（STM32F407ZGT6）芯片，外加一顆EEPROM芯片作為存儲(chǔ)設(shè)備描述信息的架構(gòu)。EEPROM通過(guò)I2C與FCE1353進(jìn)行通信，開(kāi)發(fā)板通過(guò)兩顆板載的RJ45連接器連接到FCE1353內(nèi)部雙集成PHY，以實(shí)現(xiàn)主站與FCE1353的數(shù)據(jù)通信或者與其他EtherCAT芯片的拓?fù)浼?jí)聯(lián)通信。STM32F407ZGT6微控制器（MCU）可以通過(guò)SPI/HBI接口（基于EEPROM內(nèi)xml文件的配置）與FCE1353芯片連接可以實(shí)現(xiàn)高速的HBI通信或者市面上比較主流的SPI通信，基于MCU引腳的擴(kuò)展，整個(gè)開(kāi)發(fā)板可以支持8位數(shù)字量輸入/8位數(shù)字輸出與2位模擬量輸入輸出，MCU通過(guò)外接SP3485芯片支持RS485總線級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，可以將此開(kāi)發(fā)板用來(lái)實(shí)現(xiàn)EtherCAT和RS485的協(xié)議轉(zhuǎn)換。

FCE1353與MCU應(yīng)用開(kāi)發(fā)板介紹

FCE1353與MCU應(yīng)用開(kāi)發(fā)板功能特點(diǎn)

開(kāi)發(fā)板電源部分采用一顆AMS1117-3V3外部LDO芯片，支持5V DC供電，可選排針與DC接頭兩種方式，方便客戶在不同的電源電壓間選擇選擇；

開(kāi)發(fā)板電源（圖片來(lái)源：FCE1353與STM32F407應(yīng)用開(kāi)發(fā)板原理圖）

FCE1353與MCU之間使用多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線（HBI）或者SPI接口連接，使用HBI總線時(shí)支持8/16位總線寬度，可實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸；通過(guò)MCU擴(kuò)展IO實(shí)現(xiàn)8位數(shù)字輸入、8位數(shù)字輸出，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的快速輸入輸出；

16位數(shù)字量IO（圖片來(lái)源：FCE1353與STM32F407應(yīng)用開(kāi)發(fā)板原理圖）

通過(guò)MCU內(nèi)部集成的AD/DA通道實(shí)現(xiàn)2位模擬量輸入輸出，可實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站對(duì)模擬量的精確處理；

MCU還包含USART/SPI端口可以用MCU外接功能擴(kuò)展，能夠更好的滿足不同場(chǎng)景的功能的測(cè)試需求；

FCE1353芯片內(nèi)部集成了RUN、Error等功能，通過(guò)在對(duì)應(yīng)的功能引腳上接 LED可以實(shí)時(shí)監(jiān)控FCE1353的工作狀態(tài)，在測(cè)試中能夠更好地了解芯片的運(yùn)行狀態(tài)；

FCE1353內(nèi)部集成了DC模式，此開(kāi)發(fā)板可以在模塊級(jí)別實(shí)現(xiàn)DC同步時(shí)鐘功能，能夠讓客戶更好地熟悉和使用FCE1353。

FCE1353開(kāi)發(fā)板測(cè)試實(shí)例

首先通過(guò)ST-LINK燒錄對(duì)應(yīng)例程到MCU（不同的運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)不同的EtherCAT協(xié)議棧）；

其次將開(kāi)發(fā)板的IN端口接入網(wǎng)線，通過(guò)TwinCAT主站掃描從站；

然后燒錄對(duì)應(yīng)的XML文件到從站板載ECAT EEPROM中；

其中根據(jù)燒錄的程序選擇HBI或SPI模式的XML文件；

然后雙擊Box1，打開(kāi)online，可以看到從站處于OP狀態(tài)，開(kāi)發(fā)板上的RUN燈將會(huì)常亮；

輸入IO（開(kāi)關(guān)）測(cè)試；

撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，TwinCAT上對(duì)應(yīng)的變量Switch會(huì)在0和1之間切換，如圖所；

輸出IO（LED指示燈）測(cè)試

最后，在TwinCAT上對(duì)LED1-LED8賦值，可以控制LED小燈亮滅。

以上技術(shù)方案有任何問(wèn)題可以私聊我。也歡迎大家評(píng)論留言

審核編輯 黃宇