【产品】瑞萨电子的R-IN32M3模块为EtherCAT做好了准备，2个月内开发与EtherCAT兼容的产品！

时间： 2021-02-19 来源：Renesas

技术问答

瑞萨电子的R-IN32M3模块为EtherCAT做好了准备。在硬件完好无损的情况下，只需更新固件即可支持三个主要协议：在现有PROFINET和EtherNet / IPTM之上的EtherCAT。

在这里，将介绍使用该R-IN32M3模块开发的EtherCAT兼容产品。

什么是EtherCAT®？

EtherCAT®是由德国Beckhoff Automation开发的开放式网络，由EtherCAT技术集团（ETG）管理和运营。

EtherCAT的物理数据包格式与IEEE802.3中指定的以太网帧相同，但帧中具有原始数据格式。最大的特点是通过“实时”方法进行高速、高效的通信。

从主设备发送的数据包依次传输到通过以太网电缆连接的每个从设备，然后折回主设备（图1）。在此周期中，每个从站都将数据直接读取并写入数据包的适当部分。

为了实现这种独特的通信方式，EtherCAT从设备需要专用的硬件，但是R-IN32M3模块可以通过集成的EtherCAT从控制器（ESC）和专用协议栈，轻松实现带有R-IN32M3-EC的EtherCAT从设备。

图1 EtherCAT通讯

什么是“ R-IN32M3模块”？

瑞萨已经发布了多种工业以太网兼容的LSI，但有时我们听到客户的声音，即开发周期和成本与LSI进行的小批量项目不匹配。 R-IN32M3模块是响应此类需求的产品。通过SPI通信连接主机MCU，可以很快开发出工业以太网设备。

<重要功能>

一体式紧凑硬件

内置三大工业网络协议

高效的开发环境

图2 R-IN32M3模块

通过在现有EtherNet / IP和PROFINET的基础上增加对EtherCAT的支持，R-IN32M3模块可以通过这三种协议满足近75％的工业以太网市场需求。通过更新从RENESAS网站下载的最新固件，它可以在不改变硬件的情况下支持EtherCAT。

2个月内开发与EtherCAT兼容的产品！

对于EtherCAT，许多协议处理都是通过专用硬件完成的，因此可以在相对较短的时间内实现通信操作，但是通过认证测试仍需要大约六个月至一年的时间。 R-IN32M3模块也可以缩短到大约2-6个月。图3展示了开发通用工业以太网设备以及使用R-IN32M3模块的成本（时间或费用）的粗略图。

图3 开发过程

硬件设计

首先，它是开发电路板。 R-IN32M3模块包括EtherCAT所需的所有部件，例如带有外围电路的两端口RJ-45连接器，EtherCAT从控制器（ESC）和EtherCAT所需的EEPROM。该开发板仅需连接一个9针接头连接器即可与主机MCU进行串行通信（SPI），并为EtherCAT添加LED和ID选择开关电路。

该模块在设计时考虑了以太网一致性测试和各种可靠性测试，可以大大降低开发成本。

图4 框图

协议栈的实现

最大的特点之一是所有协议栈都包含在模块的固件中，这带来了显著的成本效益，因为不需要从协议供应商那里购买它们。

此外，R-IN32M3模块的固件将免费更新，约每年更新一次协议标准。能够降低TCO（总体拥有成本），包括协议更新带来的维护成本，也是一大优势。

应用程序开发

对于主机MCU固件开发，请根据硬件规格移植瑞萨提供的示例软件。图5显示了用于主机MCU的示例软件的整体流程，该软件具有一个简单的软件结构，可以在appl_loop（）中实现用户的应用程序。

图5 示例软件流程

协议认证

为了不仅启动EtherCAT，还启动与每个工业以太网协议兼容的产品，您的产品必须经过协议协会的认证。这需要一定的专业知识，但R-IN32M3模块已经获得了ETG认证，这种配置结合了R-IN32M3模块解决方案套件和SK-S7G2入门套件，这是很有帮助的。通过预先使用ETG提供的一致性测试工具（CTT）进行检查，可以顺利通过测试。

结论

介绍了使用R-IN32M3模块开发EtherCAT从设备的过程。

R-IN32M3模块的一大特点是支持PROFINET和EtherNet/IP等多种协议。换言之，可以创建一个与多个协议相对应的产品，而无需更改硬件。

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