基于STM32F407-LAN9252的EtherCAT从站协议移植过程

EtherCAT移植过程

前言:刚拿到一个EtherCAT的开发需求,本来想安心当个CV战士的,结果在网上找了一圈,只有https://www.hexcode.cn/article/5e3ee9a835616641b2daef97 这篇写的相对详细,看来偷不了懒了,只有自己重新整理开发了。

1、需求

基于STM32F407芯片、LAN9253芯片(自带PHY芯片),验证8路I/O程序的通信。

2、使用到的工具

  • 协议栈生成:Excel(编辑协议栈预文件),SSC-5.11(生成ESC协议栈文件),XMLSpy(查看XML文件);
  • 代码编写:CubeMX,Keil5;
  • 程序验证:TwinCAT3.0。

3、SSC构建协议栈文件和XML

3.1、配置SSC 协议栈/XML

SSC-5.11和SSC-5.12生成的协议栈文件差别有点大,SSC-5.11更适配MicroChip官网提供的SSC SDK。打开SSC,选择8bit I/O模板,点击“OK”生成Excel文件(需要保证Excel文件是非加密状态)。

SSC-5.11和SSC-5.12生成的Excel文件区别在于5.12有一段0xFxxx的片区,用于通道数量的填写。5.11生成的协议栈不用在意这个,状态转换的时候会忽略这个步骤。(所以不能用非同一SSC配出来的XML和协议栈!)

打开5.11生成的Excel文件,配置如下:

0x6000定义的是输入,0x7000定义的是输出,配置完成后保存,退出。

这个时候有的SSC会自动加载Excel文件,如果没有自动加载,点击Tool->Application->Import,加载刚才配置的Excel文件。

RT2000是自定义的SSC协议栈名称,右边显示的是所使用到的SSC协议栈版本。附一张5.12配出的文件:

可以很明显的看出协议栈里的很多文件已经变更了,5.11版的协议栈和官方给的SDK更适配。参考“AN_ET9300.pdf”文件,SSC选项设置如下:

选项设置好后点击Project->Create New Slave File,生成XML文件和协议栈文件夹。

3.2、修改SSC 协议栈/XML

由于SSC是针对倍福公司的软硬件生成协议栈,而我们使用的是基于LAN9252芯片和STM32F4芯片的程序架构,所以需要更改一些东西:

  • XML的EEPROM类型;
  • 协议栈增加LAN9252.c/LAN9252.h文件。

3.2.1、XML-> EEPROM

打开XML文件,Descirptions->Devices->Device->Eeprom->ConfigData:

800E00CC8813f000000000800000

保存,找到TwinCAT3路径的XML路径:C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT,把TwinCAT3自带的XML模板全删了,然后把自己生成的XML文件丢进去。

3.2.2、增加LAN9252.c/LAN9252.h文件

Micrchip官网下载SDK(“LAN9252-PIC32-SDK-1.1”),里面有这个两个文件,我们只需要里面的代码架构,里面的内容都可以自己写。

4、创建MDK工程,移植协议栈

4.1、CubeMX创建STM32F407工程

此过程中,我们需要开启以下引脚功能:

  • 外部晶振;
  • SPI1;
  • 1个定时器中断;
  • 3个外部中断(一个主中断,两个时钟同步中断,该程序使用的是DC同步,如果是用Free同步或者是SM同步,则只需要开一个主中断,主中断和定时器中断的优先级一样且要高于时钟同步中断);
  • 所使用的的I/O引脚。
  • 串口(非必须)。

点击Project Manager,添加工程名,选择MDK-ARM,点击Create Code生成对应的MDK工程。

4.2、移植协议栈

把第3章生成的协议栈添加进MDK文件树中,如下图:

RT2000.c是SSC生成的“从站APPlication”文件,I/O引脚映射和应用层逻辑在这个文件里面修改;

LAN9252.c是SDK里面的,用于完成MCU和LAN9252芯片之间的通信建立。

重点就在这两个文件里面,除此之外,在spi.c文件里面创建对应的spi读写函数就行了。

接下来按照顺序,先修改spi,在修改LAN9252,最后修改APPlication文件。

4.2.1、SPI.c

根据SDK文件里面的SPIDriver,创建SPI发送/SPI接收函数,其实也可以直接Copy过来用,删除SPIOpen(),SPIPut(),修改一下SPIWrite()和SPIRead()对应的读写HAL函数,补一下(void)。最后修改一下

SPI_CS的置高/置低HAL函数:

#define DESELECT_SPI    HAL_GPIO_WritePin(SPI1_NSS_GPIO_Port,SPI1_NSS_Pin,GPIO_PIN_SET)

#define SELECT_SPI        HAL_GPIO_WritePin(SPI1_NSS_GPIO_Port,SPI1_NSS_Pin,GPIO_PIN_RESET)

#define CSHIGH()        DESELECT_SPI

#define CSLOW()            SELECT_SPI

4.2.2、LAN9252.c

由于SDK里面的文件是针对MicrChip公司自家的PIC32芯片,所以改动内容有点多,但都是把PIC32的函数格式改成HAL函数格式。

这里,关于定时器,我Cubemx配置的是tim2,在移植过程中,担心基本定时器不够用,后面改起来麻烦,就直接在代码里自己换成了tim7。这里可以根据需要,换成自己的定时器。

然后是中断服务函数:

Lan9252.c->HW_EscWirte()里面,修改如下:

删除这个函数之后的所有函数,那些函数是PIC的中断函数,我们已经自定义了。

4.2.3、RT2000.c – APP程序

这个文件中,根据需要修改我们的程序逻辑就好。

4.2.3.1 停止输出

UINT16 APPL_StopOutputHandler(void)

4.2.3.2 输入地址映射

void APPL_InputMapping(UINT16* pData)

4.2.3.3 输出地址映射

void APPL_OutputMapping(UINT16* pData)

4.2.3.4 APP应用逻辑

void APPL_Application(void)

4.3、补充说明

4.3.1、UINT16_VAL 和 UINT32_VAL

这是PIC芯片的库文件包含,如果不想做太多更改,在自己的spi.h文件中直接添加如图联合体:

4.3.2、MEM_ADDR长度

UINT16用SPIWriteWord()

UINT32用SPIWriteDWord()

4.3.3、HW_Init()

像 #if USE_SPI 这样的筛选函数,直接删掉。

5、程序验证

使用TwinCAT3创建程序,更新EEPROM:

至此,EtherCAT从站协议栈移植完毕。

代码部分:基于STM32F407-LAN9252的EtherCAT从站协议移植过程,代码部分https://blog.csdn.net/qq_41580996/article/details/130292031

TwinCAT调试过程中出现的错误码,参考倍福官方给的详解:

https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/ethercatsystem/1072497163.html&id=

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