基于netX90实现PROFIBUS DP从站的开发

1. 产品简介

1.1 netX 90介绍

netX90是基于netX51/52的成功开发的新一代网络控制器，其安全性是产品的核心价值，可实现具有更高性能的集成，并提高功率效率等级。在netX90 SoC中集成了两个独立CPU内核 ，其中一个用于实时工业通讯，另一个可实现用户应用程序的开发。这两个CPU之间的数据交互仍基于双端口内存DPM结构，统一的API接口。工业通讯协议栈以可加载固件（LFW）形式提供，经过全面的测试和协议预认证，应用程序软件开发人员能快速的实现驱动的移植和应用程序的开发。

图1 netX90芯片硬件框图

1.2 NXHX 90-JTAG介绍

XHX 90-JTAG是赫优讯基于netX90芯片自主研发的开发板，方便客户前期评估测试，本文测试以此开发板为主。

图2 NXHX 90-JTAG硬件框图

基于netX90的开发板NXHX 90-JTAG，主要特性：

（1）主机接口：

作为配有Host MCU通讯处理器：8位/16位的并行DPM模式，2xSPI/SQI 串行DPM模式；

单芯片解决方案：16 bit SDRAM，用于以太网PHY的MII，定制化模块方案。

（2）通过SPI/SQI为串行DPM（SPM0）提供额外的主机接口引脚；

（3）用于调试的JTAG MIPI-20接口；

（4）用于OpenOCD的板载JTAG-to-USB适配器(FTDI)

（5）用于诊断和下载协议栈固件的板载UART-to-USB的适配器（FTDI）

（6）Mini-B型USB连接器用于通过FTDI进行JTAG-to-USB调试和UART-to-USB用于诊断及固件下载；

（7）带有“Link”和“Activity”LED灯的两个RJ45以太网接口

（8）NXHX传统现场总线模块的接口（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet和CC-Link）

（9）4MB 的SQI Flash

（10）RS-232串口

（11）具有Biss、SSI或ENDat连接的编码器接口

（12）模数转换器（ADC）接口

（13）MMIO连接

（14）配置启动模式（Alternative boot mode和Console mode）的开关

NXHX 90-JTAG 开发板有不同的Debug方式：

（1）JTAG-to-USB：连接开发板上Mini-USB接口（X1000），S701 Switch1=OFF；

（2） External debugger：连接开发板上JTAG接口（X400），S701 Switch1=ON。

1.3 netX Studio CDT配置软件

netX Studio CDT（C/C++开发工具）是用于Hilscher netX SoC的基于Eclipse的集成开发环境，可用于以下具体操作：

对象定义和映射

设备配置

创建产品文件（构建过程）

将产品文件和可加载固件下载到硬件设备

离线模拟或在线诊断。

netX Studio CDT工具的应用范围仅限于基于netX的从属设备，或者使用可加载的固件进行操作，该工具主要用于实时以太网从站设备的开发。

图3 netX Studio CDT界面 

使用这个工具可以对NXHX 90-JTAG开发板进行相应的配置，并调试netX 90应用程序。

2. 单芯片解决方案实例介绍

netX90作为单芯片解决方案，即同时采用内部负责Communication和Application的内核，两个核通过iDPM建立连接。此时，只需要通过netX Studio CDT配置NXHX 90-JTAG板，然后，通过NXHX-DP接口连接主站cifX50-DP主站板卡即可建立通讯。

2.1 配置NXHX 90-JTAG板

通过miniUSB端口，将NXHX 90-JTAG连接至电脑进行配置，需设置开发板上S701 Switch1=OFF，并且启动模式为Stand boot Mode，所以S400 Switch 5 = OFF，Switch 6 = OFF。

（1）创建整个工程

硬件开发板设置完毕之后，打开netX Studio CDT软件，在欢迎界面中选择Open project，进入工程文件选择界面，选择netX90_DPSV5_simpleCfg，打开。导入工程文件之后，需要先构建整个工程，选择Build，点击Build Solution，如下图所示：

图4 选择Build整个工程

（2）构建Doxygen html文档

选择Doxygen，点击Build Documentation，如下图所示。完成构建Doxygen html文件之后，在Doc文件夹下会自动生成一个Html文件夹。

图5 构建Doxygen html文件

（3）生成硬件配置二进制文件

在提供的工程文件中，包含硬件设置文件的xml文档，可在netX Studio CDT软件中生成二进制文件，在单芯片解决方案中，需要启动内部idpm，所以需要选择hardware_config_idpm.xml，右键点击Build Hardware Configuration命令，如下图所示：

图6 生成二进制格式硬件配置文件

分别生成基于LMF和MFW的硬件配置文件：hardware_config_idpm_profibus.hwc和hardware_config_idpm_profibus.hwc，点击OK保存即可。

（4）烧写硬件配置文件和协议栈固件

点击Tool，选择Flasher，或者可以直接点击上侧导航栏的小闪电按钮，进入之后，会自动扫描所连接的开发板， 扫面到设备之后，点击Next，进入Flasher。 

图7 选择Flasher工具

点击Brower Project，选择硬件配置文件，因本测试选择的Loadable Firmware，所以选择硬件配置文件时选择hardware_config_idpm_profibus.hwc， 需要下载的文件如下图所示，分别将这几个文件下载到netX90开发板即可。

图8 需下载的文件

2.2 调试工程文件

NXHX 90-JTAG开发板完成之后，可以netX Studio CDT软件中调试应用程序，首先，设置调试相关参数，点击Debug，选择Set Startup Target，以确定所要测试的为：armv7em-none-eabi/4.9.3/netx90_app_iflash如下图所示：

图9 选择设置调试参数

点击Start Debugging之后，出现一个Debug Setting选择框，如下图所示，选择目标板为NXHX-90，Debugger为NXHX-90 On-Board Debugger，点击Debug即可。

图10 设置Debug目标

在Debug过程中，会出现一个选择框，是否将是否将应用程序烧写至APP端的Internal Flash中，选择Yes即可。

图11 Debug过程

调试完成之后，可以看到应用程序已经运行，如下图所示：

图12 运行应用程序

2.3 通讯测试

关于NXHX 90-JTAG开发板那边的设置以及应用程序的调试已经完成，可与主站建立通讯，本文选择PROFIBUS DP主站为赫优讯主站板卡cifX50-DP/+ML，在SYCON.net完成组态，配置完成主站板卡，可自动扫描从站设备，完整组态。将所有配置信息下载到板卡，既可以进行通讯测试。

图13 通讯诊断信息

3．配有主CPU的解决方案实例介绍

netX90可作为配有主CPU的通讯处理器，只采用其内部负责通讯的内核运行协议栈，而不是用应用程序内核。本文中，通过发送非周期报文的形式完成对netX90芯片的配置。然后，通过采用赫优讯cifX 50-RE主站板卡建立连接进行通讯测试。

3.1 配置NXHX 90-JTAG开发板

配置NXHX 90-JTAG开发板与netX90作为单芯片解决方案时的步骤一样，前面第（1）（2）步不再做详细介绍。netX90作为配有主CPU的通讯处理器时，不在启用其内部idpm，而是通过SPI的方式连接搭配主机，所以在硬件配置中有不同，需选择hardware_config_spm.xml生成二进制硬件配置文件，如下图所示：

图14 选择硬件配置xml文件

将硬件配置文件和协议栈文件等下载到netX90开发板，完成对开发板的配置，需要下载的文件和作为单芯片解决方案时一样，下载完所有文件即可，无需运行软件工程。

3.2 通过netHOST配置netX90芯片

通过netHOST配置netX90芯片，主要是通过发送非周期报文的形式实现启动netX90，首先需通过串口接口连接到PC，打开netHOST软件找到设备：

图15 打开设备

打开设备之后，可以看到设备的基本信息，选择Channel0，进入。

图16 设备信息

对于总线设备，只有一个通道，打开通道之后，在导航栏点击Data Transfer，选择Packet Data，如下图所示：

图17 选择Packet Data

（1）首先需要设置热启动参数，Dest=0x20，Cmd=3102，关于Set Configuration的数据需要参考PROFIBUS DP V5 PAI文档，如下图所示，设置好右侧需要Send Packet的参数，点击右下的Put Packet，再点击左侧Receive Packet的Get Packet，判断参数是否正确，通过收到的报文的State和Cmd判断，State=0，Cmd+1即可。

图15 设置热启动参数

（2）设置I&M0参数，I&M表示Identification（标识）和Maintenance（维护）。这个报文通常从设备获取信息，比如硬件版本、软件版本、设备ID和序列号等，可从每个Slot中分别读取I&M信息。具体的参数配置如下图所示：

图16 设置I&M参数

（3）通道初始化，

通道初始化只作用于指定的通信通道，强制协议栈立即关闭所有网络连接，并进行重新初始化。具体的参数配置如下图所示：

图17 通道初始化

3.3 通讯测试

关于NXHX 90-JTAG开发板那边的设置已在netHOST软件中完成，可与主站建立通讯，主站板卡cifX50-DP/+ML作为PROFIBUS DP主站，在SYCON.net完成组态，配置完成主站板卡，可自动扫描从站设备，完整组态。将所有配置信息下载到板卡，既可以进行通讯测试。如下图所示，可以看到主从站之间的数据交换：

图18 通讯测试

4. 总结

在本文的测试中，无论netX 90是作为单芯片解决方案，还是作为配有HOST CPU的通讯协处理器，在赫优讯提供的应用程序上都可以方便快捷的实现PROFIBUS DP从站的开发。基于可加载固件（LFW）形式的协议栈，netX90可做为单独部件独立运行，其外部HOST主机接口，不仅能够满足过程I/O数据大吞吐量的高速访问，同时满足网络通讯周期的精确时钟同步。