国产EtherCAT 插片式I/O方案，FCE1302及背板方案开发板介绍和测试

一、FCE1302及开发板简介

方芯半导体推出的FCE1302是一款工业以太网从站控制芯片，FCE1302可以实现工业以太网数据链路层协议，采用QFN32-EP封装，具有良好的集成性和优秀的导热性。FCE1302处理主站发送来的EtherCAT数据帧，并为微控制器单元提供数据通信接口。该芯片具有2个固定的 LVDS 数据收发端口、3个FMMU单元、4 个SM 通道、256KB 控制寄存器、1KB 过程数据存储器、支持 64 位分布时钟功能。

数据帧处理顺序

EtherCAT从站控制器内部数据帧传输顺序

FCE1302_STM32F103RCT6开发板

FCE1302_STM32F103RCT6开发板集成了EtherCAT从站控制芯片 FCE1302 和微控制器芯片 STM32F103RCT6。在板级外挂一颗EEPROM芯片用于存储过程数据描述信息和FCE1302芯片进行初始化配置信息，EEPROM通过I2C接口和FCE1302进行连接，在上电以后FCE1302对EEPROM信息进行读取。FCE1302通过外设SPI接口与微控制器STM32F103RCT6进行数据通信，数据传输速率能够到达20M，在开发板上留有JTAG接口用于STM32F103RCT6程序烧录。

FCE1302有2个通信端口，分别命名为端口0和端口1，两个端口均使用低压差分信号（LVDS）与前级和后级模块进行EtherCAT通信，此开发板上LVDS通过金手指与背板方案底板插槽连接实现从站级联拓扑（背板方案底板描述见下图）。同时在金手指端还设计了5V和3.3V两种供电方式，使客户端可以实现不同的电源场景测试。

FCE1302_STM32F103RCT6开发板功能特点：

• 1、通过MCU扩展了IO端口，实现8位数字输入、8位数字输出,并设有相关LED指示灯。
• 2、包含了EtherCAT RUN、LINK_ACT LED功能可以实时监控FCE1302的工作状态。
• 3、支持DC模式，可以在模块级别实现DC同步时钟功能。
• 4、支持在线debug，可以通过JTAG端口进行程序端的在线调试。

背板方案底板简介

1302背板方案通信底板

背板方案通信底板可搭载5台从站设备，电源模块可以通过左上角电源板为板级提供5V和3.3V两种供电规格，并设有相关指示灯。5V和3.3V的电源可以通过左上角跳线帽进行选择。灵活的供电方式使客户端可以实现不同的电源场景测试。

二、开发板测试实例

1.主站配置和烧录程序

1.1使用MDK开发环境，对微控制器烧写从站程序

1.2Twincat软件目录下放置xml文件，将xml文件拷贝到C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT。

1.3点击“TWINCAT”→“EtherCAT Devices”→“Reload Device Descriptions”重新读取XML文件库

1.4推荐使用Intel的CPU和网卡，在Twincat内安装ecat的主站网卡驱动：点击“TWINCAT”→“show realtime”

1.5选择网卡，点击install，若安装成功则会显示在安装成功等待使用的列表下。

2.新建工程

2.1点击“文件”→“新建”→“项目”。2.2

2.2选择“TwinCAT projects”，自定义名称后点击确定。

2.3识别从站，从站设备如图所示：

2.4设备上电，右键“Devices”，点击san，扫描从站。

2.5点击“确定”

2.6点击“OK”

2.7点击“是”

2.8点击“是”

2.9通过背板方案首端耦合器模块的RJ45与TwinCAT主站建立连接，耦合器模块通过LVDS端口连接下级FCE1302_STM32F103RCT6开发板实现拓扑：

3.XML文件烧录

3.1右键单击从站设备，烧录对应的XML文件到从站板载ECAT EEPROM中：

3.2根据烧录的程序选择对应的XML文件。

3.3右下角会显示烧录进度条，进度条跑满2轮代表烧录完成，若中途进度条卡住建议重新烧录。

3.4烧录完成后移除设备重新扫描，从站此时可以正常进入OP。

4.输出IO测试

4.1找到“DO Outputs”，选择单个LED,点击“Write”，写入1，开发板指示灯亮。

4.2使用万用表测试对应I/O的引脚，测试电平为3.18V（电源电压选择为3.3V）。

5.输入IO测试

5.1找到“DI Inputs”，选择单个switch，通过开发板DI引脚输入3.3V电压，指示灯亮，Twincat上“switch 1”的value变为1。

6.DC测试

6.1左侧列表找到“Term 2”，点击“DC”，选择“DC-Synchron”。

6.2“Advancaed Settings..”可调节DC模式参数。

6.3设备在DC模式正常运行。