本文旨在介紹如何使用亞信電子的AX58400 EtherCAT從站雙核微控制器快速導入EtherCAT從站產品設計。

隨著人工智能（AI）和機器人技術的不斷創新，工業自動化產業正邁向更高智能和高效能的嶄新未來。EtherCAT工業通信技術以其高效能、超低延遲、高可靠性、精確的時間同步和低設置成本，成為現今工業以太網通信技術的主流標準。本文將闡述如何使用亞信電子（ASIX Electronics Corporation）的AX58400 EtherCAT從站雙核微控制器開發套件，快速導入高效能的EtherCAT從站解決方案，加速企業推展智能工業自動化的進程。

高速可靠且超低延遲的EtherCAT工業以太網芯片

EtherCAT工業以太網芯片以其獨特的「飛速傳輸」（Processing on the fly）數據交換機制，充分利用工業以太網的帶寬資源，大幅降低資料傳輸延遲至小于1微秒（us），從而確保工業自動化通信的實時性和確定性。亞信電子推出一系列EtherCAT從站控制芯片，包括AX58100控制器、AX58200專用通信SoC以及AX58400雙核微控制器，這些芯片皆已獲得EtherCAT技術協會（ETG）的認可，并正式列入ETG協會網站的EtherCAT產品指南。

（圖一）ETG產品指南 － 亞信AX58x00系列EtherCAT從站控制芯片

AX58400是一款高效能EtherCAT從站雙核微控制器，集成了意法半導體STM32H755雙核微控制器，擁有480MHz ARM Cortex-M7和240MHz Cortex-M4雙內核。其內置的EtherCAT從站控制器配備兩個百兆以太網PHY。AX58400支持各種通信/控制外圍接口，包括具有MII/RMII接口的10/100 Mbps百兆以太網MAC、高速USB 2.0 OTG、LCD-TFT顯示控制器、DCMI數碼攝像頭接口、JPEG硬件編解碼器，以及SPI、UART、I2C等，另外還支持AES/TDES/HASH/HMAC硬件加密引擎及ROP/PCROP/防篡改信息安全技術。

（圖二）AX58400 EtherCAT從站雙核微控制器

AX58400支援CoE、FoE、VoE等各種標準的EtherCAT通信協議，適用于各種實時工業自動化控制應用，包括馬達與運動控制、數字/模擬信號I/O控制、傳感器數據采集、機器人轉軸控制、EtherCAT轉IO-Link網關和EtherCAT Junction從站模塊等。

（圖三）AX58400 EtherCAT從站典型產品應用

簡便的EtherCAT從站開發套件

亞信電子提供多款AX58400 EtherCAT從站開發套件，包括馬達運動控制、數字/模擬I/O控制以及EtherCAT轉IO-Link網關模塊，幫助客戶加速前期評估及產品設計開發時程。這些開發套件內含詳細的產品設計資料與參考源代碼，包括產品數據手冊、原理圖、電路板布線圖、軟硬件設計指南及軟固件源代碼。

（圖四）AX58400 EtherCAT從站開發套件

EtherCAT產品設計流程簡介

AX58400 EtherCAT從站雙核微控制器內置STM32H755雙核微控制器，并在馬達控制參考設計中結合了意法半導體的X-NUCLEO-IHM08M1 BLDC馬達驅動擴展板及STM32馬達控制軟件開發套件（MCSDK）來進行產品應用開發。因此，設計人員可以遵循以下軟硬件設計流程，使用亞信電子提供的AX58400 EtherCAT從站馬達控制開發套件，并搭配STM32開發工具（STM32 MC Workbench、STM32CubeMX、STM32CubeIDE和STM32CubeProgrammer），來完成AX58400馬達控制產品的設計開發。

亞信電子也提供完整的AX58400 EtherCAT從站數字I/O控制開發套件，設計人員可依據此軟硬件設計流程，快速完成AX58400 EtherCAT從站I/O控制產品的開發設計。此外，亞信還提供整合了亞信自主研發IO-Link主站軟件協議棧的AX58400 EtherCAT轉 IO-Link網關解決方案，可根據客戶需求提供相關技術支持服務。

硬件設計流程概述

亞信電子提供的AX58400 EtherCAT從站馬達控制開發套件包含完整的參考原理圖、PCB布線圖和硬件設計指南。設計人員可以依據這些資料，迅速完成EtherCAT從站產品的硬件設計。此外，亞信電子的技術服務團隊還提供免費的原理圖和PCB布線圖檢查服務，以協助客戶順利完成AX58400產品的硬件設計。AX58400 EtherCAT從站馬達控制產品的硬件設計流程如下，

根據AX58400 EtherCAT從站馬達控制開發板的原理圖和硬件設計指南，完成AX58400設備的原理圖設計。

參考AX58400 EtherCAT從站馬達控制開發板PCB布線圖與硬件設計指南，進行AX58400設備的PCB布線圖設計。

可將新設計的AX58400設備原理圖與PCB布線圖提交給亞信電子技術服務團隊進行檢查。

進行AX58400設備的PCB板制作后，即可開始準備驗證新AX58400設備的硬體功能。

（圖五）AX58400 EtherCAT從站馬達控制參考設計

（圖六）AX58400硬件設計參考原理圖&PCB布線圖

軟件設計流程概述

AX58400 EtherCAT從站馬達控制開發套件除了硬件設計參考資料外，還提供完整的軟固件參考源代碼和軟件設計指南。設計人員可參考這些源代碼、設計指南及教學視頻，快速架設AX58400開發環境。新的AX58400設備制作完成后，即可在此環境中驗證功能，并根據產品應用需求修改和測試軟固件源代碼。這些源代碼包括Bootloader、產品應用固件和TwinCAT PLC應用程序。以下是AX58400 EtherCAT從站馬達控制產品的軟件設計流程，

使用ARM KEIL MDK uVision 5開發工具編譯AX58400 Bootloader源代碼，然后通過STM32CubeProgrammer工具將其燒錄到AX58400設備中。

使用EtherCAT SSC工具生成EtherCAT SSC源代碼；通過STM32CubeIDE或ARM KEIL MDK uVision 5開發工具編譯AX58400 EtherCAT從站馬達控制固件源代碼，再使用STM32CubeIDE或STM32CubeProgrammer工具將新編譯的固件燒錄到AX58400設備中。

使用倍福（Beckhoff）TwinCAT 3 XAE開發工具創建一個新專案，載入并編譯AX58400 EtherCAT從站馬達控制TwinCAT PLC應用程序源代碼，執行該應用程序燒錄EEPROM，并開始驗證AX58400設備功能。

通過AX58400設備功能驗證后，即可開始根據產品需求進行軟固件源代碼的修改與測試。

（圖七）AX58400 EtherCAT從站開發工具

（圖八）AX58400馬達控制TwinCAT PLC應用程序

EtherCAT產品兼容性測試

在完成新的EtherCAT從站設備功能驗證后，可以使用倍福的EtherCAT一致性測試工具（CTT）進行兼容性測試，以確保產品設計符合標準的EtherCAT工業通信協議。此CTT工具可以安裝在Windows計算機上作為EtherCAT主站，連接待測的EtherCAT從站設備并載入ESI文件，即可開始進行兼容性測試。

（圖九）倍福EtherCAT一致性測試工具(CTT)

結論

本文探討了如何使用亞信電子的AX58400 EtherCAT從站雙核微控制器開發套件，快速實現高效能EtherCAT從站產品的設計。透過詳細介紹AX58400的芯片特性、開發套件、硬件與軟件設計流程及產品兼容性測試，我們希望能為工程師們提供清晰的產品設計思路，并期待未來有更多企業采用EtherCAT工業通信技術，共同推動智能工業自動化產業的蓬勃發展。

審核編輯 黃宇