一名電子信息專業(yè)的研究生，熱愛嵌入式開發(fā)與硬件DIY，享受從PCB設(shè)計到代碼燒錄的全流程創(chuàng)造。喜歡探索新方向?qū)W習(xí)新知識，積極參加電子設(shè)計相關(guān)活動、比賽，不斷提升自己的深度與廣度。

前言

本人對EtherCAT相關(guān)的技術(shù)了解基本為零，本項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)是想讓像我一樣的小白能夠快速學(xué)習(xí)了解上手。很早前就聽說EtherCAT的大名，此前一直想要入門卻因各種原因耽擱，再加上淘寶上這類的開發(fā)板價格一直居高不下，因此一直沒有入手。兩個月前聽聞HPM的5E00系列發(fā)布，進(jìn)而了解發(fā)現(xiàn)新出的HPM5E31IPB1芯片內(nèi)部集成了EtherCAT的廠家倍福的IP能夠直接連接phy，不依賴市面上專有的從站芯片，再加上價格便宜，封裝友好（LQFP-100），淘寶上20塊就能買到。于是我決定使用這個芯片做一個開發(fā)板來學(xué)習(xí)EtherCAT的相關(guān)技術(shù)。

1、項(xiàng)目目標(biāo)

目標(biāo)是設(shè)計一個精簡、通用、方便的EtherCAT開發(fā)板。

精簡：以最小化能夠完成EtherCAT從站的基本通信功能為立足點(diǎn)，盡可能降低復(fù)雜度。

通用：希望能夠外接市面上常用的模塊接口，樹莓派40P、Arduino UNO或PMOD等 。

方便：因?yàn)镠PM5E00是RISC-V芯片，不支持市面上常見的那種沒有引出JTAG接口的DAP-LINK，而能夠直接調(diào)試的JLINK V11又價格昂貴，再加上官方EVK使用的FT2232也不便宜且不是很方便（在WIN下?lián)Q個USB口就可能需要重新安裝下驅(qū)動）。

因此希望能夠板載一個便宜、方便的調(diào)試器。

2、確定方案

最終訂下的設(shè)計方案是盡可能參考官方的5E00EVK，減少翻車風(fēng)險，完成下面目標(biāo)：

設(shè)計成接近樹莓派大小的板子。

使用樹莓派40P作為擴(kuò)展IO接口 。

板載HSLINK調(diào)試器。

3、硬件設(shè)計

EtherCAT

首先等官方SDK V1.10版本的Pinmux tool發(fā)布，參照EVK，完成IO功能選擇。這里ESC外設(shè)（EtherCAT通信）部分需要注意的點(diǎn)主要是在于ESC.P0和ESC.P1所連接的PHY的物理地址需要設(shè)置成不同（即PHY的LED0和LED1腳進(jìn)行上下拉，組成兩位的地址）。來方便對兩個PHY進(jìn)行配置。再就是ESC.CTR要連接到PHY的LED1腳。

電源和基準(zhǔn)

這里主要參照EVK，有DCDC:5V->3.3V，3.3V->1.2V,LDO:5V->3.3V,REF:3.3V。理論不需要太高精度的ADC，可以省去很多電源，但作為新手入門還是選擇跟著官方的EVK板。

USB

參考EVK，使用電子開關(guān)和二極管來完成作為從機(jī)時的電源輸入和作為主機(jī)時的電源輸出。

調(diào)試器

主要參考開源項(xiàng)目[HSLink Pro](https://cherrydap.cherry-embedded.org/projects/HSLink%20Pro)，去掉電壓轉(zhuǎn)換。

擴(kuò)展IO

使用樹莓派40P接口，提供常用的擴(kuò)展IO接口。

軟件環(huán)境

使用官方的sdk_env start_gui工具編譯下載。

4、軟件測試

hslink ob

讓hpm5301進(jìn)入boot狀態(tài),串口連接電腦。

使用官方的HPMicro_Manufacturing_Tool工具下載[hslink固件（Merger.bin）](https://github.com/cherry-embedded/CherryDAP/releases)。

ECAT測試

軟件測試目的以跑通官方的EtherCAT從站IO示例程序?yàn)槟繕?biāo)。

運(yùn)行[ECAT_IO示例](https://hpm-sdk.readthedocs.io/zh-cn/latest/samples/ethercat/ecat_io/README_zh.html)，配合電腦上的twincat完成。如下為3塊板子級聯(lián)測試OK。

MII以太網(wǎng)測試

軟件測試目的以跑通wip_iperf示例程序?yàn)槟繕?biāo)。

運(yùn)行[lwip_iperf示例]

(https://github.com/coinlockerbaby/LuckyCAT_SoftWare/tree/main/demo/5_lwip/lwip_iperf)，配合電腦上的iperf完成。連接P1網(wǎng)口到路由器。

5、總結(jié)

通過這個項(xiàng)目，簡單的入門了EtherCAT。成功的跑起來了EtherCAT從站的基本IO示例，為我們后續(xù)深入學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。希望這個項(xiàng)目能夠幫助到和我一樣的初學(xué)者，能夠快速入門EtherCAT相關(guān)的技術(shù)。

6、下一步計劃

制作電機(jī)擴(kuò)展板，跑通[ECAT_CiA402示例]

(https://hpm-sdk.readthedocs.io/zh-cn/latest/samples/ethercat/ecat_cia402/README_zh.html)。

7、資料匯總

[HPM5E31-KIT硬件PCB]

(https://oshwhub.com/hasaki6/hpm5e31-kit)[HPM5E31-KIT board支持]

(https://github.com/coinlockerbaby/LuckyCAT_SoftWare/tree/main/board/hpm5e00kit)

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