瑞萨电子多协议工业以太网MPU介绍及RZ/N2L IO-Link方案介绍

RZ/T2M

RZ/T2M-高性能、多功能MPU可实现工业AC Servo和控制器的高速处理和高精度控制。

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rz-mpus/rzt2m-high-performance-multi-function-mpu-realizing-high-speed-processing-and-high-precision-control

RZ/N2L

RZ/N2L-集成TSN三端口千兆以太网交换机，能够在各种工业应用中轻松实现工业以太网和TSN。

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rz-mpus/rzn2l-integrated-tsn-compliant-3-port-gigabit-ethernet-switch-enables-various-industrial-applications

一．产品特色功能介绍

（1）针对工业以太网的优势，支持多协议工业以太网，带千兆TSN以太网交换机

1. 以太网子系统实现多种配置

• 集成Gbit TSN交换机
集成的Beckhoff的EtherCAT IP，避免了互操作性问题

• 通过多路复用实现各种协议配置

e.g.）3xEtherCAT，2xEtherCAT+1xEthernet，

3xGigabit TSN...

2. 3端口Gbit TSN交换机+Gbit Ethernet MAC

支持TSN（IEEE802.1Q）集成以太网交换机，支持以下功能。

3. 支持多协议，包括PROFINET RT/IRT、Ethernet/IP DLR、EtherCAT、OPC UA...

4. 支持Profinet RT/IRT，作为西门子工业以太网标准之一的Profinet在中国市场受欢迎。

（2）在RZ/T2M上实时控制和网络操作在硬件软件上的分离，实现系统可靠性和实时性能电机控制和网络操作由H/W和S/W分隔开来运行。通过2MB的共享SRAM来进行数据交互。

（3）工业以太网多协议支持列表（RZ/T2M&RZ/N2L）

瑞萨提供的工业以太网协议栈例程有：

Profinet RT/IRT

OPC UA

Ethernet IP

Modbus/TCP

EtherCAT

瑞萨第三方提供的工业以太网协议栈例程有：

CC-LINK IE Field Basic

Powerlink

（4）多协议工业以太网认证证书

二．诚达RZ/N2L IO LINK解决方案介绍

为满足自动化工厂对快速、远距离操作各类传感器、执行器的需求，被誉为“自动化的最后一米”的IO-Link技术应运而生。IO-Link是一种点对点的串行通信协议，是将传统或智能传感器和执行器集成在自动化系统中的低成本通信接口技术。拥有IO-Link通讯接口，可以使现场传感器、执行器可以更好地适应简易、快捷地修改参数设置的需要，极大提升现代智能工厂的灵活性和生产效率。
 

瑞萨生态合作伙伴南京诚达工业（Loyst）开发了基于瑞萨RZ/N2L的IO-Link主站解决方案。该方案使用RZ/N2L运行Ethercat/ProfinetRT/EthernetIP工业以太网以及IO-Link主站协议，支持TEConcept IO-Link主站协议，并提供交钥匙解决方案。

诚达RZ/N2L IO LINK方案：

主要特点：

RZN2L+4*CCE4510（IO LINK主站PHY）

RZN2L运行EtherCAT/Profinet/IO-Link主站协议

Teconcept IO LINK主站协议支持

PORT EtherCAT/Profinet RT协议栈

易于使用的开发套件有助于缩短原型生产时间

产品级交钥匙解决方案

目标应用：

工业以太网转IO LINK主站网关

三．常见Q&A

IO LINK如何与CPU进行通信连接？

答复：在RZN2L+CCE4510方案中，IOLink数据通过CQ、IQ线按设置的速率传递到CCE4510芯片，RZN2L和CCE4510芯片之间通过SPI总线通讯。

IO LINK常见应用领域场景？是否有常见问题和故障？

答复：汽车自动化产线，汽车电池产线应用比较多。

在IO-Link使用中，要面对各种配置软件，如codesys，TwinCat，sysmac studio，autoshop，TIA Protal等，对IO-Link参数、ISDU的配置各种各样，需要使用者多熟悉了解。

IO LINK支持多大速率的信号传输，是否有安全相关的保护应用？

答复：

1、IO-Link使用CQ线通过串行方式传递数据，支持4.8，38.4，230.4Kbit/s。

2、IO-Link协会已经定义了IO-Link Safety的规范。目前，TEConcept计划年底推出IO-Link Safety的商业协议栈。如有兴趣，可及时联系诚达工业。当前方案还是不支持的。

IO LINK支持哪些协议？

答复：IO-Link目前只有IEC61131-9标准。

Ethernet/EtherCAT如何与IO LINK进项连接通信？

答复：IO-Link协议对外提供SMI接口进行参数配置和过程数据传递，其他各种协议Profinet、EtherCAT和EtherNet/IP都是通过SMI接口跟IO-Link交换数据，SMI接口细节可以参考IO-Link协议。

Ethernet与EtherCAT区别？

答复：Ethernet（以太网）和EtherCAT（以太卡）是两种不同的通信技术，它们有以下主要区别：

1. 工作方式：Ethernet是一种标准的局域网通信技术，用于在计算机网络中传输数据。它采用分组交换的方式，使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）协议来控制数据传输，并支持广播和多点通信。而EtherCAT是一种实时以太网技术，主要应用于工业自动化领域。它通过在以太网帧的数据字段中实时地传递数据，以达到高效的实时通信。
2. 实时性能：Ethernet通常以毫秒级的延迟进行通信，适合大多数企业和家庭网络通信需求。而EtherCAT专注于提供更低的通信延迟和更高的实时性能，通常以微秒级的延迟进行通信，满足工业自动化领域对高速实时通信的需求。
3. 网络结构：Ethernet通常采用星型或总线型的拓扑结构，在计算机网络中连接多个设备。而EtherCAT则使用总线型或环型的拓扑结构，通过一个主站向多个从站发送和接收数据，形成一个环形网络。
4. 数据传输方式：Ethernet使用TCP/IP协议栈进行数据传输，支持各种应用层协议，如HTTP、FTP等。而EtherCAT则采用Master/Slave模式，在主站和从站之间进行实时的数据传输。
总的来说，Ethernet适用于一般的数据通信和网络连接需求，而EtherCAT主要用于工业自动化领域，提供高效的实时通信能力。

工业以太网三种主流协议应用领域及范围区别？

答复：Profinet，EtherCAT，Ethernet/IP是工业自动化领域中常用的实时以太网通信协议，它们各自具有不同的特点和优势，适用于不同的应用场景。以下是它们之间的主要区别：

1.  Profinet‌是由PROFIBUS International（PI）开发的，旨在提供工业以太网的完整解决方案，包括实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全和网络安全等多个方面。它支持跨供应商的技术，能够完全兼容工业以太网和现有的现场总线技术，保护现有投资。Profinet的功能包括8个主要的模块，如实时通信、分布式现场设备、运动控制等，为自动化通信领域提供了一个全面的网络解决方案‌。

PROFIBUS International（PI）

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=PROFIBUS%20International%20(PI)&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

2.  EtherCAT是由德国Beckhoff Automation GmbH研发的，以其高实时性能和灵活的拓扑结构著称。EtherCAT通过集束帧报文的传输方式，实现了极短的响应时间和高数据吞吐量，特别适合需要高速数据传输和精确同步的应用。它支持可选的线缆冗余和功能性安全协议，适用于各种工业自动化应用，包括高速控制和数据采集‌。

Beckhoff Automation GmbH

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=Beckhoff%20Automation%20GmbH&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

3.  Ethernet/IP‌（Ethernet Industrial Protocol）是一个基于标准UDP/IP与TCP/IP协议的工业应用层协议，由ODVA开发。它利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。Ethernet/IP支持实时和非实时通信，适用于工业自动化、设备网络和数据集成。

UDP/IP

https://www.baidu.com/s?sa=re_dqa_generate&wd=UDP%2FIP&rsv_pq=cd831beb001f65b8&oq=Profinet%2CEthercat%2CEthernet%2FIP%E5%8C%BA%E5%88%AB&rsv_t=bee2hmlqY1V9EvHVxrPQAP/oODq79jQCe3WI0vBgzLoGU6e3ptynX4Al2O0&tn=baidu&ie=utf-8

TCP/IP

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ODVA

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TSN是使用R核实现的吗？抖动性能是多少？

答复：是的，同步信号的抖动是<100ns。

TEConcept IO LINK主站协议与其他主流IO LINK协议栈的兼容性和互操作性如何？

答复：TEConcept和TMG作为目前最主流的两家商业IO-Link协议栈，其产品都已广泛应用在各行各业。而且，IO-Link协会每年都会举办IO-Link主从站产品互操活动，来验证产品的一致性。所以，无论用的哪家协议栈，只要是通过IO-Link一致性测试，其兼容性和互操作性是没有问题的。

瑞萨提供的工业以太网协议栈是免费的吗？

答复：瑞萨在官网上提供的瑞萨自己开发的工业以太网协议栈是免费的，客户可以用来评估和在此基础上的二次开发。

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