基于 netX90 實現 PROFIBUS DP 從站的開發
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1. 產品簡介
1.1 netX 90介紹
netX90是基于netX51/52的成功開發的新一代網絡控制器，其安全性是產品的核心價值，可實現具有更高性能的集成，并提高功率效率等級。在netX90 SoC中集成了兩個獨立CPU內核 ，其中一個用于實時工業通訊，另一個可實現用戶應用程序的開發。這兩個CPU之間的數據交互仍基于雙端口內存DPM結構，統一的API接口。工業通訊協議棧以可加載固件（LFW）形式提供，經過全面的測試和協議預認證，應用程序軟件開發人員能快速的實現驅動的移植和應用程序的開發。
圖1 netX90芯片硬件框圖
1.2 NXHX 90-JTAG介紹
XHX 90-JTAG是赫優訊基于netX90芯片自主研發的開發板，方便客戶前期評估測試，本文測試以此開發板為主。
圖2 NXHX 90-JTAG硬件框圖
基于netX90的開發板NXHX 90-JTAG，主要特性：
（1）主機接口：
?作為配有Host MCU通訊處理器：8位/16位的并行DPM模式，2xSPI/SQI 串行DPM模式；
?單芯片解決方案：16 bit SDRAM，用于以太網PHY的MII，定制化模塊方案。
（2）通過SPI/SQI為串行DPM（SPM0）提供額外的主機接口引腳；
（3）用于調試的JTAG MIPI-20接口；
（4）用于OpenOCD的板載JTAG-to-USB適配器(FTDI)
（5）用于診斷和下載協議棧固件的板載UART-to-USB的適配器（FTDI）
（6）Mini-B型USB連接器用于通過FTDI進行JTAG-to-USB調試和UART-to-USB用于診斷及固件下載；
（7）帶有“Link”和“Activity”LED燈的兩個RJ45以太網接口
（8）NXHX傳統現場總線模塊的接口（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet和CC-Link）
（9）4MB 的SQI Flash
（10）RS-232串口
（11）具有Biss、SSI或ENDat連接的編碼器接口
（12）模數轉換器（ADC）接口
（13）MMIO連接
（14）配置啟動模式（Alternative boot mode和Console mode）的開關
NXHX 90-JTAG 開發板有不同的Debug方式：
（1）JTAG-to-USB：連接開發板上Mini-USB接口（X1000），S701 Switch1=OFF；
（2） External debugger：連接開發板上JTAG接口（X400），S701 Switch1=ON。
1.3 netX Studio CDT配置軟件
netX Studio CDT（C/C++開發工具）是用于Hilscher netX SoC的基于Eclipse的集成開發環境，可用于以下具體操作：
?對象定義和映射
?設備配置
?創建產品文件（構建過程）
?將產品文件和可加載固件下載到硬件設備
?離線模擬或在線診斷。
netX Studio CDT工具的應用范圍僅限于基于netX的從屬設備，或者使用可加載的固件進行操作，該工具主要用于實時以太網從站設備的開發。
圖3 netX Studio CDT界面
使用這個工具可以對NXHX 90-JTAG開發板進行相應的配置，并調試netX 90應用程序。
2. 單芯片解決方案實例介紹
netX90作為單芯片解決方案，即同時采用內部負責Communication和Application的內核，兩個核通過iDPM建立連接。此時，只需要通過netX Studio CDT配置NXHX 90-JTAG板，然后，通過NXHX-DP接口連接主站cifX50-DP主站板卡即可建立通訊。
2.1 配置NXHX 90-JTAG板
通過miniUSB端口，將NXHX 90-JTAG連接至電腦進行配置，需設置開發板上S701 Switch1=OFF，并且啟動模式為Stand boot Mode，所以S400 Switch 5 = OFF，Switch 6 = OFF。
（1）創建整個工程
硬件開發板設置完畢之后，打開netX Studio CDT軟件，在歡迎界面中選擇Open project，進入工程文件選擇界面，選擇netX90_DPSV5_simpleCfg，打開。導入工程文件之后，需要先構建整個工程，選擇Build，點擊Build Solution，如下圖所示：
圖4 選擇Build整個工程
（2）構建Doxygen html文檔
選擇Doxygen，點擊Build Documentation，如下圖所示。完成構建Doxygen html文件之后，在Doc文件夾下會自動生成一個Html文件夾。
圖5 構建Doxygen html文件
（3）生成硬件配置二進制文件
在提供的工程文件中，包含硬件設置文件的xml文檔，可在netX Studio CDT軟件中生成二進制文件，在單芯片解決方案中，需要啟動內部idpm，所以需要選擇hardware_config_idpm.xml，右鍵點擊Build Hardware Configuration命令，如下圖所示：
圖6 生成二進制格式硬件配置文件
分別生成基于LMF和MFW的硬件配置文件：hardware_config_idpm_profibus.hwc和hardware_config_idpm_profibus.hwc，點擊OK保存即可。
（4）燒寫硬件配置文件和協議棧固件
點擊Tool，選擇Flasher，或者可以直接點擊上側導航欄的小閃電按鈕，進入之后，會自動掃描所連接的開發板， 掃面到設備之后，點擊Next，進入Flasher。
圖7 選擇Flasher工具
點擊Brower Project，選擇硬件配置文件，因本測試選擇的Loadable Firmware，所以選擇硬件配置文件時選擇hardware_config_idpm_profibus.hwc， 需要下載的文件如下圖所示，分別將這幾個文件下載到netX90開發板即可。
圖8 需下載的文件
2.2 調試工程文件
NXHX 90-JTAG開發板完成之后，可以netX Studio CDT軟件中調試應用程序，首先，設置調試相關參數，點擊Debug，選擇Set Startup Target，以確定所要測試的為：armv7em-none-eabi/4.9.3/netx90_app_iflash如下圖所示：
圖9 選擇設置調試參數
點擊Start Debugging之后，出現一個Debug Setting選擇框，如下圖所示，選擇目標板為NXHX-90，Debugger為NXHX-90 On-Board Debugger，點擊Debug即可。
圖10 設置Debug目標
在Debug過程中，會出現一個選擇框，是否將是否將應用程序燒寫至APP端的Internal Flash中，選擇Yes即可。
圖11 Debug過程
調試完成之后，可以看到應用程序已經運行，如下圖所示：
圖12 運行應用程序
2.3 通訊測試
關于NXHX 90-JTAG開發板那邊的設置以及應用程序的調試已經完成，可與主站建立通訊，本文選擇PROFIBUS DP主站為赫優訊主站板卡cifX50-DP/+ML，在SYCON.net完成組態，配置完成主站板卡，可自動掃描從站設備，完整組態。將所有配置信息下載到板卡，既可以進行通訊測試。
圖13 通訊診斷信息
3．配有主CPU的解決方案實例介紹
netX90可作為配有主CPU的通訊處理器，只采用其內部負責通訊的內核運行協議棧，而不是用應用程序內核。本文中，通過發送非周期報文的形式完成對netX90芯片的配置。然后，通過采用赫優訊cifX 50-RE主站板卡建立連接進行通訊測試。
3.1 配置NXHX 90-JTAG開發板
配置NXHX 90-JTAG開發板與netX90作為單芯片解決方案時的步驟一樣，前面第（1）（2）步不再做詳細介紹。netX90作為配有主CPU的通訊處理器時，不在啟用其內部idpm，而是通過SPI的方式連接搭配主機，所以在硬件配置中有不同，需選擇hardware_config_spm.xml生成二進制硬件配置文件，如下圖所示：
圖14 選擇硬件配置xml文件
將硬件配置文件和協議棧文件等下載到netX90開發板，完成對開發板的配置，需要下載的文件和作為單芯片解決方案時一樣，下載完所有文件即可，無需運行軟件工程。
3.2 通過netHOST配置netX90芯片
通過netHOST配置netX90芯片，主要是通過發送非周期報文的形式實現啟動netX90，首先需通過串口接口連接到PC，打開netHOST軟件找到設備：
圖15 打開設備
打開設備之后，可以看到設備的基本信息，選擇Channel0，進入。
圖16 設備信息
對于總線設備，只有一個通道，打開通道之后，在導航欄點擊Data Transfer，選擇Packet Data，如下圖所示：
圖17 選擇Packet Data
（1）首先需要設置熱啟動參數，Dest=0x20，Cmd=3102，關于Set Configuration的數據需要參考PROFIBUS DP V5 PAI文檔，如下圖所示，設置好右側需要Send Packet的參數，點擊右下的Put Packet，再點擊左側Receive Packet的Get Packet，判斷參數是否正確，通過收到的報文的State和Cmd判斷，State=0，Cmd+1即可。
圖15 設置熱啟動參數
（2）設置I&M0參數，I&M表示Identification（標識）和Maintenance（維護）。這個報文通常從設備獲取信息，比如硬件版本、軟件版本、設備ID和序列號等，可從每個Slot中分別讀取I&M信息。具體的參數配置如下圖所示：
圖16 設置I&M參數
（3）通道初始化，
通道初始化只作用于指定的通信通道，強制協議棧立即關閉所有網絡連接，并進行重新初始化。具體的參數配置如下圖所示：
圖17 通道初始化
3.3 通訊測試
關于NXHX 90-JTAG開發板那邊的設置已在netHOST軟件中完成，可與主站建立通訊，主站板卡cifX50-DP/+ML作為PROFIBUS DP主站，在SYCON.net完成組態，配置完成主站板卡，可自動掃描從站設備，完整組態。將所有配置信息下載到板卡，既可以進行通訊測試。如下圖所示，可以看到主從站之間的數據交換：
圖18 通訊測試
4. 總結
在本文的測試中，無論netX 90是作為單芯片解決方案，還是作為配有HOST CPU的通訊協處理器，在赫優訊提供的應用程序上都可以方便快捷的實現PROFIBUS DP從站的開發?；诳杉虞d固件（LFW）形式的協議棧，netX90可做為單獨部件獨立運行，其外部HOST主機接口，不僅能夠滿足過程I/O數據大吞吐量的高速訪問，同時滿足網絡通訊周期的精確時鐘同步。
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