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赫優信基于 netX90 實現 PROFINET 從站開發操作手冊

供稿:赫優信(上海)自動化系統貿易有限公司 2020/1/7 13:18:52

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  • 關鍵詞: PROFINET netX90
  • 摘要:netX90 是基于 netX51/52 的成功開發的新一代網絡控制器,其安全性是產品的核心價值,可實現具有更高性能的集成,并提高功率效率等級。

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1.產品簡介

1.1 netX 90 介紹

netX90 是基于 netX51/52 的成功開發的新一代網絡控制器,其安全性是產品的核心價值,可實現具有更高性能的集成,并提高功率效率等級。在 netX90 SoC中集成了兩個獨立 CPU 內核 ,其中一個用于實時工業通訊,另一個可實現用戶應用程序的開發。這兩個 CPU 之間的數據交互仍基于雙端口內存 DPM 結構,統一的 API 接口。工業通訊協議棧以可加載固件(LFW)形式提供,經過全面的測試和協議預認證,應用程序軟件開發人員能快速的實現驅動的移植和應用程序的開發。

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圖 1 netX90 芯片硬件框圖

無論 netX 90 是作為單芯片解決方案,還是作為配有 HOST CPU 的通訊協處理器,基于可加載固件(LFW)形式的協議棧,都可做為單獨部件獨立運行。其外部 HOST 主機接口,不僅能夠滿足過程 I/O 數據大吞吐量的高速訪問,同時滿足網絡通訊周期的精確時鐘同步。

1.2 NXHX 90-JTAG 介紹

XHX 90-JTAG 是赫優訊基于 netX90 芯片自主研發的開發板,方便客戶前期評估測試,本文測試以此開發板為主。

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圖 2 NXHX 90-JTAG 硬件框圖

基于 netX90 的開發板 NXHX 90-JTAG,主要特性:

(1) 主機接口:

  • 作為配有 Host MCU 通訊處理器:8 位/16 位的并行 DPM 模式,2xSPI/SQI 串行 DPM 模式;

  • 單芯片解決方案:16 bit SDRAM,用于以太網 PHY 的 MII,定制化模塊方案。

(2) 通過 SPI/SQI 為串行 DPM(SPM0)提供額外的主機接口引腳;

(3) 用于調試的 JTAG MIPI-20 接口;

(4) 用于 OpenOCD 的板載 JTAG-to-USB 適配器(FTDI)

(5) 用于診斷和下載協議棧固件的板載 UART-to-USB 的適配器(FTDI)

(6) Mini-B 型 USB 連接器用于通過 FTDI 進行 JTAG-to-USB 調試和UART-to-USB 用于診斷及固件下載;

(7) 帶有“Link”和“Activity”LED 燈的兩個 RJ45 以太網接口

(8) NXHX 傳統現場總線模塊的接口(PROFIBUS、CANopen、DeviceNet和 CC-Link)

(9) 4MB 的 SQI Flash

(10)RS-232 串口

(11)具有 Biss、SSI 或 ENDat 連接的編碼器接口

(12)模數轉換器(ADC)接口

(13)MMIO 連接

(14)配置啟動模式(Alternative boot mode 和 Console mode)的開關NXHX 90-JTAG 開發板有不同的 Debug 方式:

(1)JTAG-to-USB:連接開發板上 Mini-USB 接口(X1000),S701Switch1=OFF;

(2)External debugger:連接開發板上 JTAG 接口(X400),S701 Switch1=ON。

1.3 netX Studio CDT 配置軟件

netX Studio CDT(C/C++開發工具)是用于 Hilscher netX SoC 的基于Eclipse 的集成開發環境,可用于以下具體操作:

  • 對象定義和映射

  •  設備配置

  • 創建產品文件(構建過程)

  • 將產品文件和可加載固件下載到硬件設備

  • 離線模擬或在線診斷

netX Studio CDT 工具的應用范圍僅限于基于 netX 的從屬設備,或者使用可加載的固件進行操作,該工具主要用于實時以太網從站設備的開發。

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圖 3 netX Studio CDT 界面

使用這個工具可以對 NXHX 90-JTAG 開發板進行相應的配置,并調試 netX90 應用程序。

2.實驗準備

試驗所需設備:

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3. 硬件連接

首先作為單芯片解決方案時,將 NXHX 90-JTAG 開發板連接到電腦,采用netX Studio CDT 對其進行配置。其連接圖如下圖圖 4 所示。

對 NXHX 90-JTAG 開發板進行配置之后,通過以太網口與主站 PLC 連接,然后創建 PLC 工程即可。

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圖 4 NXHX 90-JTAG 開發板與 PC 連接圖

作為基于 STM32 的配套芯片解決方案時,需通過 SPI/SQI 接口,跳線連接到 STM32 開發板的 SPI 接口上,如下圖所示:

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圖 5 與 STM32 開發板連接圖

4. 軟件安裝

安裝配置軟件 netX Studio CDT , 雙擊安裝包 netX Studio CDTV1.XXXX.X.XXXX xXX Setup.msi 直接安裝,如下圖所示:

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圖 4 netX Studio CDT 安裝界面

可參考文檔:netX Studio CDT-netX90 development GS 04 EN.pdf安裝完 netX Studio CDT 軟件,根據電腦的設置會出現安裝 USB 的界面:

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圖 5 USB 安裝界面

點擊 Install 安裝 USB 驅動。

5. 單芯片解決方案實例介紹

netX90 作為單芯片解決方案,即同時采用內部負責 Communication 和Application 的內核,兩個核通過 DPM 建立連接。此時,只需要通過 netX StudioCDT 配置 NXHX 90-JTAG 板,然后,通過以太網口連接主站 PLC 即可建立通訊。

5.1 配置 NXHX 90-JTAG 板

通過 miniUSB 端口,將 NXHX 90-JTAG 連接至電腦進行配置,需設置開發板上 S701 Switch1=OFF,并且啟動模式為 Stand boot Mode,所以 S400 Switch 5= OFF,Switch 6 = OFF。

(1)創建整個工程

硬件開發板設置完畢之后,打開 netX Studio CDT 軟件,在歡迎界面中選擇Open project , 進入工程文件選擇界面 , 選擇netXStudio_PNSV5_simpleConfig_V2.1.0.0,打開。

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圖 1 netX Studio CDT 歡迎界面

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圖 2 打開工程文件

導入工程文件之后,需要先構建整個工程,選擇 Build,點擊 Build Solution,如下圖所示:

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圖 3 選擇 Build 整個工程

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圖 4 Build 過程

(2)構建 Doxygen html 文檔

選擇 Doxygen,點擊 Build Documentation,如下圖所示:

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圖 5 構建 Doxygen html 文件

構建萬 Doxygen html 文件之后,在 Doc 文件夾下會自動生成一個 Html 文件夾,如下圖所示:

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圖 6 生成 Html 文件夾

(3)生成硬件配置二進制文件

在赫優訊提供的工程文件中,包含硬件設置文件的 xml 文檔,可在 netXStudio CDT 軟件中生成二進制文件,在單芯片解決方案中,需要啟動內部 idpm,所以需要選擇hardware_config_idpm.xml,右鍵點擊 Build Hardware Configuration命令,如下圖所示:

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圖 7 生成二進制格式硬件配置文件

文件生成完畢之后,會彈出一個保存窗口,首先生成基于 LMF 的配置文件,hardware_config_idpm.hwc,點擊 OK 即可,如下圖所示:

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圖 8 保存文件

保存過后,還會繼續彈出窗口,生成基于 MFW 的二進制硬件配置文件,點擊 OK 保存即可,如下圖所示:

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圖 9 保存文件

(4)燒寫硬件配置文件和協議棧固件,點擊 Tool,選擇 Flasher,如下圖所示:

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圖 10 選擇 Flasher 工具

或者可以直接點擊上側導航欄的小閃電按鈕,進入之后,會自動掃描所連接的開發板,如下圖所示:

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圖 11 掃描設備

掃面到設備之后,點則,點擊 Next,進入 Flasher,如下圖所示:

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圖 12 進入 Flasher 工具

選擇 Brower Project,選擇硬件配置文件,因本測試選擇的 Loadable Firmware,所以選擇硬件配置文件時選擇 hardware_config_idpm.hwc,點擊 OK 即可:

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圖 13 選擇硬件配置文件

選擇好硬件配置文件之后,Flash Type 自動選擇為 Internal Flash 01(COM),

點擊 Write 按鈕即可:

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圖 14 燒錄硬件配置文件

燒寫好硬件配置文件會跳出一個選擇框,因還要繼續燒寫協議棧,點擊 Yes即可,如下圖所示:

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圖 15 選擇繼續燒寫

選擇協議棧文件 X090D000.nxi,如下圖所示:

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圖 16 選擇協議棧文件

與之前燒寫硬件配置文件一樣,點擊 Write 進行燒寫即可,如下圖所示:

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圖 17 燒寫協議棧文件

協議棧燒寫完畢之后也會出現一個選擇框,因燒寫工作已完成,點擊否即可,如下圖所示:

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圖 18 選擇完成

NXHX 90-JTAG 配置工作已完成。

5.2 調試工程文件

NXHX 90-JTAG 開發板完成之后,可以 netX Studio CDT 軟件中調試應用程序,首先,設置調試相關參數,點擊 Debug,選擇 Set Startup Target,以確定所要測試的為armv7em-none-eabi/4.9.3/netx90_app_iflash 如下圖所示:

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圖 19 選擇設置調試參數

點擊 Start Debugging 之后,出現一個 Debug Setting 選擇框,如下圖所示,選擇目標板為 NXHX-90,Debugger 為 NXHX-90 On-Board Debugger,點擊 Debug即可。

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圖 20 設置 Debug 目標

在 Debug 過程中,會出現一個選擇框,是否將是否將應用程序燒寫至 APP端的 Internal Flash 中,選擇 Yes 即可,如下圖所示:

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圖 21 選擇框

調試完成之后,可以看到應用程序已經運行,如下圖所示:

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圖 22 運行應用程序

5.3 通訊測試

關于 NXHX 90-JTAG 開發板那邊的設置以及應用程序的調試已經完成,接下來可以與主站建立通訊,本文選擇 PROFINET 主站為西門子 PLC1200,在博途中完成組態,從站設備描述文件可以在 netX Studio CDT 中復制出來,如下圖所示:

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圖 23 選擇 netX90 設備描述文件

在博途中,創建組態工程,首先將從站設備描述文件導入博圖軟件,然后創建 PN 工程,因 netX90 的設備描述文件與應用程序相匹配,所以無需進行輸入輸出模塊的設置,直接將配置信息下載到 PLC 即可。完成裝載之后,可進行在線看通訊狀態,如下圖所示,NXHX 90-JTAG 與西門子 PLC 成功建立通訊。

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圖 24 與主站建立通訊

6.配有主 CPU 的解決方案實例介紹

netX90 可作為配有主 CPU 的通訊處理器,只采用其內部負責通訊的內核運行協議棧,而不是用應用程序內核。本文中,選擇 STM32-F7 開發板作為主 CPU,采用 netX90 基于 STM32 的應用案例作為主應用程序,主站為西門子 PLC 進行測試。

6.1 配置 NXHX 90-JTAG 開發板

配置 NXHX 90-JTAG 開發板與 netX90 作為單芯片解決方案時的步驟一樣,前面第(1)(2)步不再做詳細介紹。netX90 作為配有主 CPU 的通訊處理器時,不在啟用其內部 idpm,而是通過 SPI 的方式連接搭配主機,所以在硬件配置中有不同,需選擇hardware_config_spm.xml 生成二進制硬件配置文件,如下圖所示:

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圖 25 選擇硬件配置 xml 文件

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圖 26 點擊生成命令

生成二進制文件時,同樣會生成基于 LFW 和 MFW 的兩個二進制文件,都點擊保存即可。然后將硬件配置文件和協議棧 hardware_config_spm.hwc 和協議棧文件 X090D000.nxi 燒寫到開發板,并進行 Debug 即可。

6.2.運行基于 STM32 的應用程序

在選擇基于外部 CPU 進行通訊測試時,需要通過 SPI 引腳,與主 CPU 建立連接。然后,打開 System Workbench for STM32 軟件,選擇上側導航欄 File→Import,導入工程文件,如下圖所示:

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圖 25 導入工程文件

在跳出的界面選擇 Existing Projects into Workspace,然后點擊 Next,選擇將文件保存在 STM32 工作區。如下圖所示:

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圖 26 選擇將文件保存

然后進入具體的工程文件選項,如下圖所示:

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圖 27 選擇文件

點擊 Brown,根據相應的路徑選擇 STM32 文件夾中的 Project,如下圖所示:

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圖 28 工程文件

赫優訊提供的資料中包含多種以太網實例,用戶可根據自己的測試選擇相應的文件,本文測試 PROFINET,所以可只選擇 PROFINET 工程文件。編譯整個工程,點擊 Build→Build all,如下圖所示:

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圖 29 編譯

編譯好整個文件,進入程序調試模式,選擇 Run→Debug,如下圖所示:

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圖 30 程序調試

6.3 通訊測試

與單芯片解決方案一樣,在博圖軟件中創建組態工程,進行通訊測試,由下圖可見,當應用程序運行起來之后,通訊成功,同時采用串口工具 Tera Term,可以查看應用程序打印信息,以及周期數據的交換情況,如下圖所示:

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圖 31 通訊測試

7. 總結

在本文的測試中,netX90 無論是作為單芯片解決方案還是作為配有主 CPU的通訊處理器解決方案,在赫優訊提供的應用程序上都可以方便快捷的實現PROFINET 從站的開發。此外,赫優訊也提供其他實時以太網開發的應用案例,比如:EtherCAT Slave、Ethernet/IP Adapter、Open Modbus TCP 等。

審核編輯(王靜)
更多內容請訪問 赫優信(上海)自動化系統貿易有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=35397)

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