FCE1302芯片簡介

方芯半導體的FCE1302是推出的一款EtherCAT從站控制芯片，以實現EtherCAT數據鏈路層協議，芯片具有2個固定的 LVDS 數據收發端口、3個FMMU單元、4個SM 通道、256KB 控制寄存器、1KB 過程數據存儲器、支持 64 位分布時鐘功能，采用QFN32-EP封裝。在保證滿足EtherCAT插片式I/O方案必要功能和穩定性的前提下，極大降低了芯片的使用成本。

通過對比插片式I/O目前市場上主流方案，FCE1302使用EtherCAT協議方案與RS485方案在開發成本和穩定性基本相當，但通訊速率和擴展能力更優，相對于私有協議方案，FCE1302方案全面占優。所以FCE1302方案是性價比最高的插片式I/0方案。

FCE1302EtherCAT 插片式I/O方案介紹

FCE1302插片式I/O（公版外殼，可提供芯片和方案可提供原理圖驗證）

耦合器：EtherCAT耦合器模塊是基于方芯半導體推出的EtherCAT從站控制芯片FCE1100設計。包括了兩個網絡接口和一個LVDS接口，通過使用外掛EEPROM可進行XML文件配置導入。PHY芯片選用國產PHY芯片作為以太網接收和發送。通過垂直插拔安裝的方式與插片式IO模塊通過LVDS建立EtherCAT通信。耦合器模塊電源支持24V供電。帶有可拆解供電端子和導軌卡口，可實現免工具接線和安裝。選用最常見的RJ45網卡接口方便用戶快速靈活地應用在各種工業自動化應用場景中。

基于方芯FCE1100的EtherCAT耦合器模塊 （公版外殼） FCE1302插片式I/O模塊（公版外殼）

FCE1302數字量I/O模塊（DI/DO）：數字量模塊集成了EtherCAT從站控制芯片FCE1302和微控制單元 STM32F103RCT6。外掛一顆EEPROM芯片用于存儲描述各種信息和對FCE1302芯片進行初始化配置，EEPROM通過I2C接口和FCE1302進行通信。FCE1302通過SPI接口與微控制器STM32F103RCT6建立連接，數據傳輸速率能夠到達20M。支持16通道數字量輸入，輸入電壓24V，模塊每個通道均帶有指示燈，用來指示外接信號狀態，輸入/輸出電路與主控電路采用光耦隔離。

FCE1302數字量I/O模塊（DI/DO）（內部板卡外觀）

FCE1302模擬量I/O模塊（DA/AD）：此模塊集成了EtherCAT從站控制芯片 FCE1302 和微控制單元 STM32F103RCT6。外掛一顆EEPROM芯片用于存儲描述各種信息和對FCE1302芯片進行初始化配置，EEPROM通過I2C接口和FCE1302進行通信。FCE1302通過SPI接口與微控制器STM32F103RCT6建立連接，數據傳輸速率能夠到達20M。外掛16位精密模數轉換器，輸入電壓0~10V，模塊每個通道均帶有指示燈，用來指示外接信號狀態。與內部主控電路采用數字隔離器隔離，防止信號互相干擾、保護電路和系統的穩定性和安全性。

FCE1302 EtherCAT插片式I/O模塊測試實例

準備工作

使用MDK開發環境，打開STM32從站工程，燒寫從站程序

Twincat軟件目錄下放置xml文件，將xml文件拷貝到C:TwinCAT3.1ConfigIoEtherCAT。點擊“TWINCAT”→“EtherCAT Devices”→“Reload Device Descriptions”重新讀取XML文件庫

推薦使用Intel的CPU和網卡，在Twincat內安裝ecat的主站網卡驅動：點擊“TWINCAT”→“show realtime”

選擇網卡，點擊install，若安裝成功則會顯示在安裝成功等待使用的列表下。

新建工程

點擊“文件”→“新建”→“項目”

選擇“TwinCAT projects”，自定義名稱后點擊確定

掃描從站

從站設備如下圖所示：模塊從左往右依次為DI、DO、DA、AD模塊

設備上電，右鍵“Devices”，點擊scan，掃描從站→點擊“確定”→點擊“OK”→點擊“是”→點擊“是”（如下圖）

通過背板方案首端耦合器模塊的RJ45與TwinCAT主站建立連接，耦合器模塊通過LVDS端口連接下級FCE1302_STM32F103RCT6開發板實現拓撲

EEPROM燒錄

點擊右鍵從站設備，燒錄對應的XML文件到從站板載ECAT EEPROM中

根據燒錄的程序選擇對應的XML文件。

右下角會顯示燒錄進度條，進度條跑滿2輪代表燒錄完成，若中途進度條卡住建議重新燒錄。

燒錄完成后移除設備重新掃描，正常進入OP。

IO功能測試 FCE1302_STM32F103_DI測試

通過DI輸入端子A1輸入24V電壓，A1通道Value變為1，同時點亮指示燈。

通道1的Value為0時測得輸出端子A1的電壓為24V。 將Value寫為1，測得輸出端子A1電壓為0V，指示燈點亮。

將Value寫為65535，模擬量最大輸出10V，指示燈點亮。

通過輸入端子輸入最大電壓10V，Value接近 32767左右，指示燈點亮。

?審核編輯 黃宇