工業(yè)協(xié)議棧和固件

　　IXXAT為 STM32開發(fā)的IEEE 1588 PTP協(xié)議

　　測量系統(tǒng)、電信設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)或汽車系統(tǒng)等分布式應(yīng)用設(shè)備對精確時(shí)序機(jī)制的要求越來越高。IEEE 1588的精確時(shí)序協(xié)議（PTP）通過以太網(wǎng)使分布式設(shè)備的時(shí)序同步精度達(dá)到納秒級(jí)，從而滿足分布式應(yīng)用系統(tǒng)的要求。

　　IXXAT自動(dòng)化技術(shù)有限公司開發(fā)的IEEE 1588協(xié)議軟件讓設(shè)備廠商能夠輕松、快速地開發(fā)IEEE 1588兼容設(shè)備，這款軟件的源代碼采用C語言，可實(shí)現(xiàn)在任何平臺(tái)上。

　　為了在意法半導(dǎo)體的STM32-F2系列微控制器上實(shí)現(xiàn)IEEE 1588協(xié)議，IXXAT為STM32-F2用戶提供一個(gè)定制版協(xié)議軟件，該解決方案大幅簡化并加快了協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程。STM32-F2專用協(xié)議軟件需要與一個(gè)有組播功能的TCP/IP協(xié)議棧配合使用，有無操作系統(tǒng)均可。

　　因?yàn)楣δ茇S富，連續(xù)升級(jí)，占有率高，IXXAT的IEEE 1588協(xié)議軟件已成為1588協(xié)議軟件市場的主要參考標(biāo)準(zhǔn)。最新的1.03版IEEE 1588已支持新的IPv6標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將逐漸被新系統(tǒng)所采用。這個(gè)解決方案的模塊化軟件結(jié)構(gòu)包含基本包和可選擴(kuò)展文件，例如，用于IPv6、IEEE 802.3和Unicast的文件，讓包與專門應(yīng)用及其資源能夠?qū)崿F(xiàn)最佳匹配。

　　用戶可以動(dòng)態(tài)設(shè)置多種功能，例如，延遲機(jī)制（對等/端到端）和通信技術(shù)（IPv4， IPv6， 802.3），因此，設(shè)計(jì)人員開發(fā)設(shè)備時(shí)無需考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶使用設(shè)備時(shí)無需修改固件，這樣設(shè)計(jì)可以降低研制成本，讓客戶提出更吸引人的價(jià)值主張。

　　STM32-F2系列微控制器在以太網(wǎng)媒體訪問控制器MAC內(nèi)整合了支持IEEE 1588 （PTP V2）的硬件，具有實(shí)現(xiàn)一個(gè)高精度時(shí)序同步協(xié)議所需的全部資源。我們做了一個(gè)長時(shí)間的背對背連接同步測試， 采用了1個(gè)精確的主控制器（2ppm晶振），測試條件是0.125秒同步間隔，測試結(jié)果顯示，該平臺(tái)最大同步偏差為±70納秒，標(biāo)準(zhǔn)同步偏差大約是15納秒。在上電后，IXXAT的IEEE 1588協(xié)議軟件同步平均需要大約20個(gè)同步間隔。

　　在一個(gè)STM32微控制器上實(shí)現(xiàn)的IEEE 1588軟件，取得1個(gè)有IPv4、端到端 （E2E）和對等（P2P）延遲機(jī)制和主控制器的通用普通時(shí)鐘的典型功能，需要47KB空間保存程序代碼，7KB空間保存只讀數(shù)據(jù)，23KB空間保存讀寫數(shù)據(jù)。

　　除IEEE 1588協(xié)議軟件外，IXXAT的服務(wù)還包括定制軟硬件開發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及技術(shù)研討會(huì)和代碼推介會(huì)服務(wù)。

　　PORT Profinet軟件棧

　　Port公司是市場領(lǐng)先的CAN/CANopen、DeviceNet現(xiàn)場總線解決方案提供商，公司加強(qiáng)了硬件和固件開發(fā)能力，擴(kuò)大了業(yè)務(wù)組合，加強(qiáng)了協(xié)議棧和POWERLINK、PROFINET、EtherNet/IP和EtherCAT開發(fā)工具產(chǎn)品組合。

　　PROFINET是工業(yè)以太網(wǎng)版PROFIBUS總線，而這項(xiàng)技術(shù)被業(yè)界公認(rèn)為極其耗費(fèi)資源。意法半導(dǎo)體與Port合作為STM32 F-2系列研發(fā)了一款只需128KB SRAM存儲(chǔ)容量的PROFINET軟件，讓意法半導(dǎo)體的微控制器步入一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。STM32 F-2與Port PROFINET組合不僅適用于工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用，例如，工業(yè)編碼器（定位）、工業(yè)驅(qū)動(dòng)附件，而且還適用于內(nèi)置以太網(wǎng)控制功能的安全系統(tǒng)。PROFINET 的 STM32 F-2版協(xié)議棧為用戶提供符合IEC 61158和IEC 61784標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET IO兼容通信所需的全部服務(wù)功能，幫助用戶輕松快速地開發(fā)PROFINET IO設(shè)備。該解決方案是是通過一個(gè)硬件抽象層訪問硬件，并為用戶提供能夠連接意法半導(dǎo)體的不同微控制器的驅(qū)動(dòng)程序，有無操作系統(tǒng)均可。為了快速獲得總線使用權(quán)限，符合PROFINET的技術(shù)規(guī)范，該解決方案對底層以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行了優(yōu)化。STM32 F-2支持PROFINET Conformance Class A，還可以支持PROFINET Realtime Class 1。為了幫助設(shè)計(jì)人員輕松快速地開發(fā)項(xiàng)目，Port還提供一個(gè)PROFINET設(shè)計(jì)工具。

　　意法半導(dǎo)體的電機(jī)矢量控制庫

　　因?yàn)榧蓛蓚€(gè)先進(jìn)的定時(shí)器外設(shè)、3個(gè)快速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（0.5MSps）和DMA直接訪存功能，STM32F2x特別適合需要1個(gè)或2個(gè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用。即便驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)時(shí)，150DMIPS的性能讓STM32F2x有充足后備動(dòng)力驅(qū)動(dòng)其它復(fù)雜的應(yīng)用任務(wù)。

　　STM32F-2配備STM32 PMSM FOC軟件開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了磁場定向控制（FOC）驅(qū)動(dòng)3相永磁同步表面安裝電機(jī)（SM-PMSM）和內(nèi)部安裝電機(jī)（I-PMSM），最新的3.1版 STM32 PMSM FOC開發(fā)工具套件包含STM32F-2微控制器，預(yù)計(jì)2011年7月上市。

　　STM32 PMSM FOC開發(fā)工具套件可用于快速評(píng)估STM32微控制器的各種應(yīng)用和完整的應(yīng)用平臺(tái)，當(dāng)開發(fā)在意法半導(dǎo)體微控制器上運(yùn)行的電機(jī)控制算法時(shí)，這套開發(fā)工具有助于縮短的應(yīng)用的開發(fā)周期。PMSM FOC固件的源代碼采用C語言，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制內(nèi)核算法（參考系轉(zhuǎn)換、電流調(diào)整、速度調(diào)整、空間矢量調(diào)制、能效優(yōu)化）以及傳感器檢測算法、解碼算法（3個(gè)并聯(lián)電阻、意法半導(dǎo)體專利單直流鏈路并聯(lián)電阻、隔離型電流傳感器、增量編碼器、霍爾傳感器）和轉(zhuǎn)子位置重構(gòu)無傳感器算法。

　　為了讓大家了解STM32F-2出色的計(jì)算性能，我們做了一個(gè)性能測試。在使用兩個(gè)并聯(lián)電阻檢測電機(jī)電流的無傳感器配置中，用一個(gè)STM32F-2 驅(qū)動(dòng)兩個(gè)PMSM電機(jī)，按照標(biāo)準(zhǔn)雙矢量控制性能（以10kHz運(yùn)行FOC算法）測試，CPU負(fù)荷在35%的范圍內(nèi);按照高級(jí)雙矢量控制性能（以16kHz 運(yùn)行FOC算法）測試，CPU負(fù)荷在50%的范圍內(nèi)。這些性能為STM32F-2系列微控制器在工廠自動(dòng)化領(lǐng)域開啟了廣泛的應(yīng)用空間。

　　結(jié)語

　　要求嚴(yán)格的工業(yè)通信協(xié)議軟件棧顯然能夠充分利用STM32F-2系列微控制器高于同級(jí)產(chǎn)品的優(yōu)異性能。當(dāng)執(zhí)行高性能應(yīng)用軟件和算法時(shí)，STM32F-2執(zhí)行速度比上一代產(chǎn)品STM32F-1提高1倍多。

　　STM32-F2系列產(chǎn)品已通過客戶檢測驗(yàn)證，目前正在提升產(chǎn)量。大多數(shù)固件和協(xié)議棧已經(jīng)上市，未上市的也準(zhǔn)備今年夏季發(fā)布。STM32-F2系列產(chǎn)品的升級(jí)產(chǎn)品目前正在設(shè)計(jì)階段，新一代產(chǎn)品包括基于Cortex-M4內(nèi)核的微控制器，能夠更好地支持需要數(shù)字信號(hào)處理器的應(yīng)用。