【導(dǎo)讀】隨著近年來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，智能化信息化進(jìn)程逐步加快，而EtherCAT技術(shù)由于其具有通訊的高性能，硬實(shí)時(shí)性能，靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單、低成本及充分的開(kāi)放性，以EtherCAT為代表的工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展勢(shì)頭遠(yuǎn)超現(xiàn)場(chǎng)總線，逐漸成為未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主流應(yīng)用。
EtherCAT是使用100Mbit/s 全雙工的Ethernet通訊。通常由EtherCAT從站控制器（EtherCAT Slave Controller，ESC）和物理層接口PHY實(shí)現(xiàn)EtherCAT的應(yīng)用。ESC通常會(huì)支持PHY使用MII，RMII和RGMII接口，由于RMII和RGMII接口包含TX FIFO，會(huì)增加EtherCAT從站設(shè)備的傳輸延時(shí)，同時(shí)也會(huì)引入抖動(dòng)，所以一般不建議在EtherCAT應(yīng)用中使用，本文主要討論P(yáng)HY的MII接口的硬件配置。
下圖是ESC和PHY MII之間的連接關(guān)系的示意圖。ESC和PHY之間的時(shí)鐘必須保持一致。LINK_STATUS是一個(gè)LED輸出信號(hào)，用來(lái)指示100Mbit/s全雙工的通訊連接狀態(tài)。
圖 1 ESC和MII連接關(guān)系示意圖
下表是使用MII接口的EtherCAT PHY的信號(hào)要求以及說(shuō)明。
DP83822 是一款低功耗單端口10/100Mbps以太網(wǎng)PHY。它提供通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)雙絞線電纜發(fā)送和接收數(shù)據(jù)或者連接到外部光纖收發(fā)器所需的所有物理層功能。此外，DP83822還可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)MII、RMII或RGMII接口靈活地連接到MAC。
DP83822的部分接收路徑功能pin腳可以用bootstrap的方式將PHY配置為特定的工作模式，這些pin腳的電壓值會(huì)在上電或者Reset的時(shí)候被檢測(cè)到，從而完成PHY的配置。DP83822可以通過(guò)一個(gè)4電平的bootstrap電路來(lái)配置，bootstrap pin腳需要增加推薦值的上拉或者下拉電阻來(lái)設(shè)置電壓，從而配置為某種特定模式。
下圖是DP83822的bootstrap電路示意圖，一部分bootstrap pin腳內(nèi)置50kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內(nèi)置9kΩ的下拉電阻。通過(guò)外加上拉電阻RH和下拉電阻RL可將該bootstrap pin配置為特定模式。
下表是DP83822的四電平配置上拉電阻和下拉電阻的推薦值，結(jié)合該bootstrap pin內(nèi)置的上拉或者下拉電阻，可將該pin配置為四種模式中的一種。
下表是應(yīng)用于EtherCAT MII的DP83822的bootstrap配置示例，配置pin29將地址的最低位PHY_AD0配置為0（作為地址位配置的示例）。此外，配置pin27將LED 0和LED 1配置為EtherCAT應(yīng)用要求的功能。其他bootstrap pin保持默認(rèn)值即可。
FX_EN AN_EN AN_1 AN_0 0 1 1 1 à Advertised Modes, 100BASE-TX and 10BASE-Te, Half and Full-Duplex
LED_SPEED LED_CFG[0] 1 0 à LED 0(Good link/blink activity) LED 1 (show speed (100Mbps/10Mbps)
PHY address 0 0 0 0 0 à serial management interface address 0
DP83826 能夠提供很低的延遲和低功耗，并支持 10BASE-Te、100BASE-TX 以太網(wǎng)協(xié)議，可以滿足實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)中的嚴(yán)格要求。該器件包含兩種可配置模式：使用通用以太網(wǎng)引腳的 BASIC 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模式，以及支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模式和多個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用的ENHANCED以太網(wǎng)模式。由于在BASIC模式下配置EtherCAT應(yīng)用需要通過(guò)軟件對(duì)寄存器進(jìn)行寫操作，而ENHANCED模式可完全通過(guò)bootstrap pin來(lái)完成配置，所以下述主要介紹用ENHANCED模式配置EtherCAT。
DP83826的bootstrap電路一共由兩個(gè)電平，如下圖所示，一部分bootstrap pin腳內(nèi)置10kΩ的上拉電路，另一部分的bootstrap pin腳內(nèi)置10kΩ的下拉電阻。通過(guò)外加2.49kΩ的上拉電阻RHI和下拉電阻RLI可將該bootstrap pin配置為特定模式。
下表是DP83826 bootstrap pin在BASIC和ENHANCED模式下的功能說(shuō)明，最后一列是配置DP83826為ENHANCED模式下的EtherCAT應(yīng)用。
DP83826也可通過(guò)軟件修改寄存器的方式配置為EtherCAT應(yīng)用，具體的細(xì)節(jié)可參考下述技術(shù)文章。
https://www.ti.com/lit/an/snla344/snla344.pdf
TI為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)EtherCAT提供了多種解決方案，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的硬件配置完成EtherCAT應(yīng)用。
參考鏈接：
DP83822數(shù)據(jù)手冊(cè)： https://www.ti.com/lit/ds/symlink/DP83822i.pdf
DP83826數(shù)據(jù)手冊(cè)： https://www.ti.com/lit/ds/symlink/DP83826i.pdf
Backoff PHY選型應(yīng)用手冊(cè)：https://download.beckhoff.com/download/document/io/ethercat-development-products/an_phy_selection_guidev2.7.pdf
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