国产全新伺服驱动器方案推出！集成EtherCAT协议，整套代码开源可交付

摘要：EtherCAT能够提供非常高的实时性能，这对于需要快速响应的工业控制系统至关重要。EtherCAT通过硬件加速处理以太网帧，减少了数据传输延迟，提高了系统的反应速度。集成EtherCAT的MCU可以直接与网络中的其他设备进行通信，无需额外的接口卡或专用通信处理器。这不仅简化了硬件设计，还降低了成本和复杂度。

EtherCAT 技术在中国工业领域有广泛的应用，但使用的MCU芯片均被国外品牌垄断，在此背景下，国产高性能MCU厂商先楫半导体推出得到德国Beckhoff 正式授权的国产EtherCAT从站控制芯片——HPM6E00。

HPM6E00系列是国内首款拥有德国倍福公司正式授权的EtherCAT从站控制器的高性能MCU产品，具备高性能运动控制、高实时工业以太网互联的特性，提供RISC-V双核、多达3端口千兆以太网路由模块，支持多种工业以太网协议和时间敏感网络 (TSN: Time-Sensitive Networking)，普遍适用于高性能伺服电机控制、机器人运动控制、数据传输系统和监控系统等场景。

EtherCAT 从站设备则通过集成的 EtherCAT 从站控制器（ESC）来实现在硬件层面高速动态处理数据帧的功能。ESC 能够“即时”解析和响应数据帧，这不仅使得网络的整体性能更加稳定可测，同时也保证了从站设备的性能不受特定实现方法的影响。这种架构设计极大地增强了 EtherCAT 系统的灵活性和可靠性，使其成为工业自动化领域中广泛采用的通信标准之一。

EtherCAT从站设备使用一个价格低廉的从站控制器芯片（ESC）。ESC可以是ASIC、FPGA，或集成有该协议标准的微控制器。对于简单的EtherCAT从站设备，甚至无需额外的微控制器，其输入输出可直接与ESC连接。

任何一个EtherCAT从站，无论是IO模块，还是伺服电机，都需要ESC来实现EtherCAT通信。ESC可分为以下几种：

1.ASIC芯片形式的ESC：开发1个从站就需要购买1个ESC，50个从站就需要50个ESC。比如Beckhoff的ET1100、ET1200；Hilscher的netX500、netX51、netX52、netX100；ADI的TMC8462；HMS的Anybus NP40等等。

2.IP Core形式的ESC：此类ESC以IP Core的形式存在，开发任何数量的从站只需购买一次IP Core即可。如Beckhoff的ET1810/1811/1812（用于Altera FPGA）和ET1851/1816/1817（用于Xilinx FPGA）。这种方式使用FPGA实现ESC功能，提供高性能和灵活性。

3.集成了PHY的ESC解决方案：如亚信电子的AX58100、AX58200和AX58400；Microchip的LAN9252、LAN9253和LAN9254。这些方案集成了PHY，降低了成本。

4.主控集成了ESC：如英飞凌的XMC4300、XMC4800；瑞萨电子的RZ/N2L、RZ/T2M、RX72M，先楫的HPM6E00等，性能更高。

值得注意的是，目前先楫半导体还推出了基于HPM6E00开发的全套伺服驱动器整机方案，方案整套代码开源可交付，更方便工程师设计开发相应方案。

先楫HPM6E00伺服驱动器支持单相AC~90V- AC~253V 电源供电，配合100W~750W 高响应伺服电机（电机搭配17位绝对值编码器），实现全闭环功能，电机运行安静平稳。该方案支持适配电机、支持EtherCAT总线控制，支持DI输入和DO输出，具备过流、过压、过载等保护。该方案应用于电子制造、锂电、机械手、包装、机床等行业的自动化设备，以其高性能实现快速精确的位置控制、速度控制和转矩控制，提高系统的响应速度和生产效率。

• 支持COE、FOE+OTA等功能
• 完全开源的软件，包含CiA402、三环控制的源码
• 配套商用和开源主站：基于HPM6800
• 支持多种模式：CSP\CSV\CST\PP\PV\HM
• 完整的位置、速度、力矩三环控制
• 量产级的参考方案，能帮助客户快速进行产品设计和交付
• 支持第三方付费定制开发

规格参数：

• MCU：HPM6E80 (只使用了CPU0)
• 输入电压范围：AC~90V- AC~253V
• 额定功率：750W
• 额定电流：5A
• 额定转速：3000RPM （根据适配电机）
• 适配电机：5对极伺服电机
• 编码器：电机适配17位绝对值编码器(多摩川)
• 支持通讯方式：EtherCAT (支持CiA402协议)

支持功能：

• 支持的操作模式：CSP，CSV，CST， PP、PV
• 丰富的回零HM模式；
• 位置、速度、力矩三环控制；
• 上电软起动、掉电电机绕组短路等；
• 保护功能：过流、过压、欠压、过载、堵转、过热等