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Industrial Ethernet- und PROFIBUS-Implementierung für Altera FPGAs

Einfache und effiziente Lösung zur Nutzung der Softing Protocol IP

Als führender Anbieter von industriellen Kommunikationslösungen hat Softing Industrial Automation gemeinsam mit dem FPGA-Hersteller Altera ein Angebot entwickelt, das die gesamte benötigte Hard- und Firmware zur Implementierung von Industrial Ethernet- und PROFIBUS-Funktionalität in Feldgeräte auf Basis der FPGAs von Altera zur Verfügung stellt. Diese Komplettlösung aus Hard- und Firmware beinhaltet auch die Protokoll-IP von Softing und ist aus einer Hand über das weltweite Vertriebsnetz von Altera erhältlich.
Die Softing Protocol IP ermöglicht die flexible Integration von Industrial Ethernet- sowie PROFIBUS-Funktionalität in einen FPGA. Dadurch lassen sich auf einfache Weise Industrial Ethernet-Slave-Geräte (EtherCAT, Ethernet POWERLINK, EtherNet/IP, Modbus TCP, PROFINET RT und IRT) wie auch PROFIBUS-Slave-Geräte realisieren, die auf der FPGA-Familie Cyclone von Altera aufsetzen.

  • Einfache und problemlose Slave-Geräteimplementierung für Industrial Ethernet-Protokolle sowie PROFIBUS
  • Sofort einsatzbereite und auf Altera-FPGAs getestete Protokolle einschließlich FPGA-IP und Software-Protokoll-Stack
  • Einheitliche Software-API und Hardware-Schnittstelle
  • Flexible Integrationsmöglichkeiten
  • Schnelles Time-to-Market
  • Keine Vorablizenzgebühren
  • Keine Berichterstattungspflicht über entwickelte Einheiten für die Ermittlung der Lizenzgebühren
  • Hardware und Lizenzierung aus einer Hand über das Altera-Vertriebsnetz
  • Keine Lizenzverhandlungen mit verschiedenen Firmen

Industrial Ethernet- und PROFIBUS-Implementierung für Altera-FPGAs – Schritte zur Evaluierung und Implementierung

Wir haben eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Evaluierung bzw. Implementierung Schritt für Schritt und ohne Vorablizenzgebühren durchzuführen.

Schritt 1: Download der Softing Protocol IP-Dateien von der Softing-Webseite

Die Softing Protocol IP-Dateien umfassen im Einzelnen:

  • EtherCAT Slave Core/ Switch/Hub IP Core/PROFIBUS IP Core
  • NIOS II-Binärdatei (inklusive jeweiligem Protokoll-Stack sowie eCos-Betriebssystem)
  • Simple Device Application Interface (SDAI)
  • Device Description-Dateien für verschiedene Protokolle
  • FPGA-Referenz-Design
  • Beispielanwendung (Quellcode)
  • Referenzprojekte für Altera Toolchain
  • SPS-Beispielprogramme
  • Dokumentation

Die Softing Protocol IP ist auf Hardware mit der FPGA-Familie Cyclone von Altera getestet

Schritt 2: Evaluierung der Protokoll-IP von Softing

Die Evaluierung wird unter Verwendung der heruntergeladenen Softing Protocol IP (siehe Schritt 1) auf Basis eines entsprechenden Evaluierungskits sowie der Software Quartus durchgeführt. Die folgenden Evaluierungskits werden empfohlen:

INK-Kit auf Basis des Cyclone IV-FPGAs von AlteraCyclone V E FPGA Development Kit von AlteraCyclone V SoC Development Kit von Altera*

Die Softing Protocol IP kann in Verbindung mit den Evaluierungskits ohne Lizenzgebühren für eine bestimmte Laufzeit mit vollem Funktionsumfang genutzt werden. Wenn die Laufzeit des Softing Protocol IP abgelaufen ist, kann die Evaluierung neu gestartet werden.

Schritt 3: Entwicklung der Geräte-Hardware und Integration der Anwendung

Die Entwicklung der jeweiligen Ziel-Hardware des Kunden erfolgt mit dem Cyclone-FPGA von Altera. Darüber hinaus kann die Anwendung wahlweise auch in einen zweiten NIOS II-IP Core, in einen externen Mikroprozessor oder in einen ARM-Core eines System-on-Chip (SoC) integriert werden. Die Anwendung kann hierbei auf dem FPGA-Referenz-Design und der Beispielanwendung aufsetzen, die im Lieferumfang des Softing Protocol IPs enthalten sind (siehe Schritt 1). Die Anwendung erhält Zugriff auf alle unterstützten Protokolle über das SDAI, eine einheitliche Software-Programmierschnittstelle sowie eine einheitliche Hardware-Schnittstelle.

Schritt 4: Bezug der benötigten FPGAs und Security-CPLDs

Die benötigte Hardware und Firmware ist als Gesamtpaket über das weltweite Vertriebsnetz von Altera erhältlich. Darin enthalten ist außerdem das Security-CPLD, das die Funktionalität der Softing Protocol IP freischaltet. Ein und dasselbe Security-CPLD kann für die Implementierung jedes der unterstützten Protokolle genutzt werden.

 

ProtokollUnterstützte Funktionalität
EtherCAT
  • ESC 3.0.2
  • Slave Stack 5.03
  • CoE, FoE, EoE, Station Alias
  • 3 FMMUs
  • 4 Sync Manager
  • Synchronisation verteilter Uhren (Distributed Clocks), 64Bit
Ethernet POWERLINK
  • CN Version 2.0
  • Zykluszeit bis 400µs, Poll Response-Zeit: 3µs
  • Poll Response-Verkettung
  • Dynamisches PDO-Mapping
  • je 255Bytes Ein- und Ausgabedaten         
Ethernet/IP
  • DLR (Announce-Based)
  • Quick Connect
  • Erkennung von Adresskonflikten (ACD)
  • je 505Bytes Ein- und Ausgabedaten
  • 10 E/A-Verbindungen und 10 Encapsulation Sessions
Modbus TCP
  • 1024Bytes I/O Daten
  • Predefined Standard Objects: VendorName, ProductCode, MajorMinorRevision; ProductName
PROFINET RT
  • Conformance Class B
  • Zykluszeit bis 1ms
  • Fast Start-Up (bei Vorhandensein der entsprechenden Hardwarevoraussetzungen
  • Shared Device
  • Shared Input
  • MRP Client
PROFINET IRT
  • Specification V2.3
  • Zykluszeit bis 250µs
  • PTCP, Relative Forwarder, Absolute Forwarder
  • In Vorbereitung: Fragmentierung, MRPD, DFP
PROFIBUS DP
  • PROFIBUS DP-V0 und DP-V1 Slave
  • Azyklische Verbindungen gemäß Klasse 1 und Klasse 2
  • Unterstützung von Sync/Freeze
  • Feste bzw. modulare Konfiguration
  • bis zu 244Bytes Eingang, bis zu 244Bytes Ausgang
  • Erweiterte Parameter und Diagnose, Alarm

Weitere Informationen hierzu gibt es auch auf der entsprechenden Webseite des Softing-Partners Altera unter https://www.altera.com/solutions/industry/industrial/applications/automation/industrial-networking.html

Die Komplettlösung für die Implementierung von Industrial Ethernet und PROFIBUS mit Altera FPGAs ist direkt bei Altera bzw. über den Altera-Händler vor Ort erhältlich.

Ergänzende Produkte und Dienstleistungen

SIA-YY-012501 Integrations-Workshop für Implementierung von Industrial Ethernet-Geräten auf Basis FPGA
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