羅克韋爾1794-IT8 安全處理器 模塊 全新供應

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固件利用ChibiOS環境以C語言編寫，其中包括實時操作系統(RTOS)、硬件抽象層(HAL)、外設驅動程序等工具，使代碼可以在相似的微控制器之間輕松移植。項目基于三個自定義模塊：

圖4.固件流程圖。

系統亮點和驗證

該項目旨在演示如何在自動化和工業場景中集成新的10BASE-T1L以太網物理層標準，將控制器和用戶界面與端點（例如多個傳感器和執行器）連接起來。此應用針對多個步進電機的遠程實時控制，廣泛用于工業中的低功耗自動化任務，但也可用于輕型機器人和數控機床，例如臺式3D打印機、臺式銑床和其他類型的笛卡爾繪圖儀。此外，它還能擴展用于其他類型的執行器和遠程控制器件。與具有類似用途的現有接口相比，其主要優點包括：

我們對該系統進行了多次測量以評估其性能。所有用于與ADIN1110收發器和TMC5160控制器通信的外設，都配置為使用標準硬件配置可達到的大可能速度。考慮到微控制器具有80 MHz系統時鐘，對于運動控制器和ADIN1110收發器，SPI外設的數據速率分別設置為2.5 MHz和20 MHz。對于TMC5160，通過調整微控制器時鐘配置并向IC提供外部時鐘信號，SPI頻率可進一步提高至8 MHz，而對于ADIN1110，數據手冊規定的上限值為25 MHz。

對延遲進行評估，請求數據和收到應答幀之間的總時間大約為4 ms（500個樣本的平均值，使用Wireshark協議分析儀計算數據請求和相應應答的時間戳之間的差值測得）。我們還進行了其他評估，以確定系統的哪些部分是導致此延遲的原因。結果表明，主要原因是RTOS的延時函數，其預留的小延遲為1 ms，用于設置TMC5160的讀寫操作間隔，而所需的延遲約為幾十納秒。這可以通過定義基于定時器的其他延遲函數來改進，使延遲間隔可以更短。

導致延遲的第二個原因是用于接收幀的Scapy函數，調用此函數后至少需要3 ms的設置時間。在實際應用中，直接使用操作系統的網絡適配器驅動程序來開發接口，而不借助Scapy等第三方工具也能有所改進。然而，這樣做也有一些缺點，包括會失去與不同操作系統的兼容性并增加代碼復雜度。

圖5.電源路徑的簡化方案。

通過切換GPIO并使用示波器測量高電平周期，可測得微控制器上實現回調的準確執行時間。實測執行時間包括讀取和解析接收到的幀以及向運動控制器發送命令的函數執行時間。

第二組測量旨在評估使用PoDL為遠程器件供電時傳輸路徑上的功率損耗。我們用設置為不同電流的電子負載代替運動控制器擴展板進行測試，從0.1 A到0.5 A，步長為100 mA，以確定哪些元件對功率損耗有較大影響，進而確定如何改進設計以實現更高的額定電流。

圖6.每個無源元件的功率損耗與電流的關系。

結果表明，橋式整流器和肖特基二極管D2是造成損耗的主要因素，兩者均用于極性反接保護。兩個元件可以用基于MOSFET晶體管和理想二極管控制器的類似電路代替，以獲得更高的效率，同時也不會失去上述保護能力。在較高電流下，用于輸入和輸出電源濾波的耦合電感的直流電阻占主導地位，因此為了提高電流能力，還需使用具有更高額定電流的類似電感。

結論

工業4.0正在推動智能自動化的發展。ADI Trinamic技術與ADIN1100、ADIN1110、10BASE-T1L收發器配合使用，有助于控制器對遠至1700米的傳感器和執行器實現遠程控制，而無需邊緣供電。通過可靠的遠程控制方法，可以輕松地在更遠距離實時控制步進電機，而不必犧牲任何性能或速度。這些系統解決方案將助力工業轉型，有望進一步縮短響應時間，充分提高性能。

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