小讲堂 - EtherNet/IP | 第6讲:EtherNet/IP硬件接口设计（一）

罗克韦尔自动化及软件部门技术顾问王宏善

2014-05-22 罗克韦尔自动化

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EtherNet／I P通信适配器硬件设计与实现

EtherNet／IP硬件设备开发主要有2种方式：一种是基于单板计算机系统；另外一种是开发嵌入式系统。嵌入式系统应用广泛，有非常多资源可供设计者使用，同时嵌入式系统硬件制作成本低，硬件设备可以设计的更为紧凑，有利于系统的小型化。下来介绍采用嵌入式系统设计EtherNet／IP通信适配器。

1 硬件系统总体架构

EtherNet／IP通信适配器作为工业控制中的网络设备，对数据处理能力、数据收发的实时性、可靠性上较商用以太网有着更严格的规范和要求，硬件必须能够满足这些功能及要求。而微处理器是系统的控制核心，其性能的好坏直接决定了系统性能的优劣；因此，本通信适配器选用三星公司的ARM9 S3C2410为CPU，其有丰富的外围接口功能，强大的处理能力。本系统硬件设计以S3C2410为核心，外围扩展了64MbitsSRAM、64Mbits NAND FLASH、以太网控制其CS8900、RS232串口、I/O接口、JTAG程序实时仿真接口等。系统总体硬件如图1

图1系统总体硬件

2电源设计

本通信适配器可以接现场I／O模块(现场I／O模块分为数字I／O及模拟I／O)，因此，设计电源时需充分考虑电源的驱动能力。电源不仅要给通信适配器供电，而且，需要给I／O模块的数字电路部分供电。本设计采用高效的开关电源设计，可满足8个扩展I／O模块的驱动能力。通信适配器中，不同的芯片采用的所要求的供电电压是不一样的。S3C2410需要的供电电压有：3．3V的数字电压及模拟电压、1．8V的数字电压及模拟电压、1．8V的PLL源电压；SRAM、NAND FLASH、I／O采用3．3V电压；JTAG、以太网控制其采用5V电压供电。工业以太网现场提供24VDC电源，因此，设计的电源模块必须提供把24VDC转换成5V、3．3V及1．8V的能力。

3复位电路设计

由于ARM芯片的高速、低电压供电和低功耗导致其噪声容限较低，对电源的纹波、瞬时响应性能、时钟源的稳定性和电源监控的可靠性等诸多方面提出了更高的要求。为了保证系统在上电启动及电压不稳定时能够正确工作，系统设计中采用了专门的微处理器电源监控芯片MAX708TESA。电路如图2所示。

图2电源监控及复位电路

在图2中，信号RESET连接到以太网控制器CS8900的复位引脚，因为CS8900的复位信号为高有效；信号RESET连接到S3C2410的复位引脚／RESET以及芯片内部JTAG接口电路的复位脚TRST。当复位按键Sl按下时，MAX708T立即输出复位信号，其引脚RESET输出高电平复位信号，引脚RESET输出低电平复位信号；此时S3C2410及以太网控制器CS8900都将复位。

ARM微处理器必须保证在稳定的复位状态下启动，当微处理器在未知状态时，必须使它保持复位状态。MAX708TESA保证低电压的时候处理器处于复位状态，避免系统在上电、掉电及电源状态不稳定的时候代码执行出错。当上电的时候，如果电源达到1V，／RESET引脚输出逻辑低电平，RESET引脚输出逻辑高电平。当电源超出了复位的门栏电压，MAX708TESA的内部定时器保证／RESET和RESET引脚保持200ms的复位信号，这就保证了系统在电源不稳定或者电源过低的情况下始终维持在复位状态，降低系统运行出错的可能性。

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