RX72M

RX72M是瑞萨电子适用于工业网络解决方案的高性能32位微控制器,高达240MHz主频和1396CoreMark的性能,带双精度浮点运算,专门针对马达控制的三角函数加速器,可实现sin、cos、反三角函数以及开方函数运算,支持6通道的Delta-sigma调制器接口,支持电流环反馈信号。RX72M除了常用的外设接口外,还集成了专用于EtherCAT的ESC接口,可以用于开发EtherCAT IO模组、EtherCAT网关、EtherCAT步进、伺服驱动器,是一款性价比高的EtherCAT从站硬件,本文将为您介绍瑞萨MCU RX72M在开发EtherCAT应用中的Q&A。

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RX72M

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rx-32-bit-performance-efficiency-mcus/rx72m-high-performance-32-bit-microcontroller-industrial-network-solutions 

什么是EtherCAT jitter?为什么EtherCAT是low Jitter communication?

EtherCAT jitter分主站jitter和从站网络jitter;

主站jitter指的是master cycle time jitter,主站EtherCAT通讯周期抖动,同时该参数也是反映了主站发送EtherCAT报文帧抖动情况,主站发送报文帧的抖动情况通常可以通过特殊工具数据抓包来测试,反映的是主站的性能/稳定性,如下图是两个主站在master cycle time为500us时的抖动情况,图1有正负几十us抖动,图2是1个us抖动以内,明显抖动小于图1。

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图1

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图2

从站网络jitter,指的是从站网络的同步抖动,指的是从站网络中第一个DC从站和最后一个DC从站的SYNC信号的时间偏差,反映的是从站网络的同步性能(如图4两个SYNC信号时间偏差小于10ns)。

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图3

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图4

Master如何映射各个slaves?

从站网络中每个站点由于ESC的存在,物理地址和逻辑地址是对应的,当主站扫描后,所有的TxPDO数据和RxPDO数据就已经在整个报文帧中分配好了位置,报文帧会遍历所有站点去做数据交换(类似高铁到站上下车)。

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图5

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图6

SSC工具创建的代码后,如何修改PDO-Map,增加新的变量?

可以通过手动方式修改代码以及ESI文件,或者SSC工具创建新应用,编辑excel表格自动生成新文件。

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图7

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图8

Wireshark捕获ECAT数据正确方法?

通过专用的抓包工具接入网络中作为一个侦听器(硬件延时ns级别,可忽略不计),获取到的报文在PC端的wireshark上处理,参考:

https://www.ethercat.org.cn/memberarea/en/knowledge_base_E3DFFB9A73A146D...

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图9

RX72M的ESC接口与PHY连接模式是MII还是RMII?

RX72M的ESC只支持MII模式(部分其他厂商的ESC也仅支持MII)。

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图10

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图11

RX72M EtherCAT同步功能如何使用,如何测试这个功能确实开启了,以及一些指标?

同步功能的使用,需要在主站端配置选择同步模式如图12,可以通过抓取数据包分析,如有周期性的ARMW的指令,就说明DC功能已经使能上了。

关于同步的指标,通常是测试从站网络的抖动,即使用示波器测试每个从站产生的同步信号SYNC,比较时间差,网络中第一个从站的SYNC和最后一个从站的SYNC的时间差及为最大的同步抖动。

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图12

卡片式IO应用时,RX72M是否支持EBUS背板总线技术?

不支持,EBUS是德国倍福定义的数据传输标准,是基于LVDS(Low Voltage Differential Signal,低压差分信号)技术,属于倍福的专利技术,不过基于RX72M的卡片式IO之间也可以是EtherCAT的连接方式,通过PHY直连(不需要变压器)的方式连接。

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图13

RX72M作为EtherCAT从站在通讯时,当断开线缆后重新连线,是否能重新进入op,自动恢复通讯?

具体取决于主站的功能和从站应用逻辑,下图是twincat主站和RX72M硬件板子数据收发测试,是可以恢复建立通讯。

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图14

RX72M支持的最快的Master EtherCAT cycle time是多少?

EtherCAT数据帧经过RX72M的ESC接口是小于300ns,所以理论上评估值65us是ok的,但实际测试也取决于主站的性能,要求主站在极限测试条件下能够保持master cycle time稳定,如果主站周期抖动大,会影响实际测试效果。

RX72M上EtherCAT的DC同步机制是如何实现的?首先在硬件接口上是否能实现,是否需要Sync0/Sync1接口?目前我们的方案都没有接这两个管脚。其次在软件上我们现有的协议上是否已经能实现了?还需要增加什么内容吗?

RX72M硬件板子以及配套的开源的ECAT软件代码是支持DC功能的,DC功能的使用需要在主站端去使能DC配置;RX72M是MCU+ESC集成于一体的单芯片方案,不是MCU+单独ESC芯片方式,因此SYNC信号引脚不需要单独引出接MCU作为外部中断;软件中已支持sync0和sync0中断服务函数,只需要在主站中做DC配置,然后在sync中断服务函数中去做应用处理,比如数据更新发送等即可。

RX72M上DC同步应用中,不同厂商的应用算法不同导致时间开销也不同,比如不同厂商不同的电机算法时间,如何保证多轴同步运动?

EtherCAT同步机制可以使得从站网络不同节点产生SYNC信号时间偏差是ns级别,该SYNC信号作为MCU的中断信号,保证中断信号的同步,同时EtherCAT也支持通过设置调整SM中断和SYNC信号的间隔时间(the time between SM and the starting of SYNC)来保证留有足够时间,在SYNC信号产生之前,已处理完应用算法。

RX72M开发板上对EEPROM芯片大小和型号要求是什么?

EEPROM size和XML文件的大小密切相关,取决于ESI文件的内容多少。对于RX72M来说,仅关系到寄存器ESCMR的PROMSIZE位设定为0还是1(0:最大到16-Kbit,1:32-Kbit到4-Mbit)。在Smart Configurator中对应了r_ecat_rx Property > Configurations > EEPROM size的值,跟硬件匹配即可。

EEPROM推荐型号包括:R1EX24016 (16Kbit),R1EX24032 (32Kbit),M24C32 (32Kbit),没有任何限定,因EEPROM IIC通信都是通用协议,size符合应用需求即可。

RX72M硬件板上,PHY晶振选用独立的,还是用RX72M输出的25M信号?

选用独立的晶振或者RX72M输出25M都可以,瑞萨PHY型号为KSZ8081的硬件板开发板,使用的是RX72M输出的25MHz的时钟。

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https://community-ja.renesas.com/zh/forums-groups/mcu-mpu/ 

来源:瑞萨嵌入式小百科

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作者:Bhushan Patel(Sr Staff Product Marketing Specialist)

随着新冠肺炎疫情的流行,对消费电子产品和用品的需求不断增加,这对制造业的效率和可靠性提出了更高的要求。为了在面临劳动力短缺的同时高效利用工厂资源,制造商正在引入智能工厂实践,从而产生了对设备监控和多用途设备的需求。我认为,与高效利用工厂资源相关的技术创新将助推下一波工厂自动化浪潮。暂时的劳动力短缺增加了对商品的需求。

我们为迫切需要提高工厂效率的客户提供低成本的集成选择。我们提供支持EtherCAT从站的微控制器,以在工厂内执行机器人、AC伺服和AD驱动应用中的监控任务,并实现自主化、高效化的制造过程。

“工程师说

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1、带与电机RSSK兼容的RDC-IC RX72M CPU板

  • 适用于BLDC电机的评估系统

  • 带解析器的步进电机评估系统

2、符合CiA402协议规范的示例代码(基于RX72M)

3、应用笔记和用户手册

● RX72M Group Encoder BLDC motor control using EtherCAT Communications

复制以下链接到浏览器中查看:

https://www2.renesas.cn/cn/zh/document/apn/rx72m-group-encoder-bldc-motor-control-using-ethercat-communications

“工程师说

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● RX72M Group Resolver stepping motor control using EtherCAT Communications

复制以下链接到浏览器中查看:

https://www2.renesas.cn/cn/zh/document/apn/rx72m-group-resolver-stepping...

“工程师说

“工程师说

结合使用EtherCAT的电机控制时,这套解决方案极为高效。

来源:瑞萨电子
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拥有RX系列中的最高性能与最大存储容量,并以单芯片实现控制及通信功能

瑞萨电子株式会社(TSE:6723)今日宣布推出RX微控制器(MCU)系列RX72M产品组,产品内置用于工业以太网通信的EtherCAT®从站控制器。瑞萨RX家族中的这一全新旗舰产品组为需要控制和通信功能的工业设备,如紧凑型工业机器人、可编程逻辑控制器、远程I/O及工业网关等带来具备大内存容量的高性能、单芯片解决方案。

EtherCAT在工业以太网中的应用正迅速增长,目前多采用专用MCU、IC,以及面向EtherCAT通信的高端系统级芯片(SoC)等器件。全新RX72M产品组性能优越,在240MHz主频运行时,EEMBC®基准下的CoreMark评分高达1396(注1);可同时实现应用处理和EtherCAT通信。该产品组将电机控制MCU与片上EtherCAT从站功能相结合,使工业应用开发人员能够降低物料清单成本(BOM)并支持工业设备设计所需的小型化要求。

瑞萨电子工业自动化事业部副总裁 傅田明表示,“电路板小型化对电路板板载空间的限制日益严苛,已成为工业机器人设计师面临的一个关键问题,而RX72M产品组为这一挑战带来了革命性解决方案。作为全球领先的MCU供应商和工业网络解决方案提供商,瑞萨很高兴推出RX72M产品,分享我们丰富的嵌入式设计专业知识。与早期产品相比,该新产品将电路板面积减少约50%,同时保持高性能和对EtherCAT 通信的支持,为客户铺就简单灵活的工业设备设计之路。”

RX72M产品组是首款包含EtherCAT从站控制器的RX系列MCU,具有RX系列中最高的SRAM容量——1 MB SRAM及4 MB闪存。大容量SRAM允许MCU在不使用外部存储的情况下高速运行多个中间件系统,如TCP / IP、网页服务器和文件系统。它还为支持未来的功能扩展带来了灵活性,如无需额外存储器即可支持OPC统一结构(OPC UA,注2)标准。片上闪存还可作为两块2MB的闪存独立运行,从而使终端设备能够稳定运行;如在一块闪存中执行程序时,可同时在另一块闪存中进行后台重写。

RX72M产品组的关键特性:

  • RX系列MCU中首款集成EtherCAT从站控制器的产品
  • 可支持工业以太网通信在240MHz运行时高达1396 CoreMark评分的高性能,首款集成嵌入式双精度浮点单元(FPU)的RX系列MCU
  • 高速闪存系统,支持高达120 MHz速率,创造高性能和低可变性的运行环境
  • 专用三角函数(sin、cos、arctan和hypot)加速器和寄存器组保存功能,实现高精度电机控制——即拥有与瑞萨RX72T电机控制MCU相同的功能
  • 可靠的加密机制,如用于保护密钥的硬件加密模块和内存保护功能——可以防止应用程序系统在未经授权的情况下被复制,并支持对真实设备的身份验证
  • 灵活的封装选择,包括176引脚LQFP封装和176引脚BGA封装,以及RX系列MCU中首款224引脚BGA封装,可为尺寸受限的设计节省额外的空间

供货信息

RX72M MCU产品组样片现已面市。瑞萨将从2019年9月开始接受批量订单。(供货信息若有变更,恕不另行通知)

更多信息

了解有关新瑞萨RX72M MCU的更多信息,请点击:

https://www.renesas.com/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rx/rx700/rx72m.html

了解有关瑞萨工业网络解决方案的更多信息,请点击:

https://www.renesas.com/cn/zh/solutions/industrial-automation/industrial-network/industrial-ethernet-and-fieldbus.html

注释

(注1)CoreMark:美国嵌入式微处理器基准联盟(EEMBC®)专为评估CPU内核性能而设计的基准测试。该测试由一组用C编程语言编写的程序构成,可进行数据读写、整数运算和控制计算。单位时钟频率的性能值基于RX系列的CC-RX V3 C/C++编译器。

(注2)OPC统一架构(OPC UA)是一种工业通信数据的交换标准。

关于瑞萨电子株式会社

瑞萨电子株式会社 (TSE: 6723) ,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者,瑞萨电子为汽车、工业、家居、办公自动化、信息通信技术等各种应用提供综合解决方案,期待与您携手共创无限未来。更多信息,敬请访问 renesas.com

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