探索Microchip EVB - LAN9255評估板：功能與使用指南

在工業(yè)自動化和控制領(lǐng)域，EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）作為一種高效的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，正發(fā)揮著越來越重要的作用。Microchip的EVB - LAN9255評估板為工程師們提供了一個理想的平臺，用于評估和開發(fā)基于EtherCAT的應(yīng)用。今天，我們就來深入了解一下這款評估板。

文件下載：EV25Y25A.pdf

1. 評估板概述

1.1 簡介

EVB - LAN9255評估板主要用于評估LAN9255設(shè)備。該設(shè)備將LAN9253 EtherCAT設(shè)備控制器與SAM E53J ARM MCU集成在一起。其中，LAN9253是一款具有雙集成以太網(wǎng)PHY的EtherCAT設(shè)備，每個以太網(wǎng)PHY都包含一個全雙工100BASE - TX收發(fā)器，支持100 Mbps的操作。通過這個評估板，用戶可以更好地理解產(chǎn)品特性，并加速將LAN9255集成到自己的設(shè)計中。

1.2 特點

• 雙端口EtherCAT設(shè)備：具備兩個100BASE - TX全雙工EtherCAT設(shè)備控制器，集成了以太網(wǎng)PHY，為高速數(shù)據(jù)傳輸提供了保障。
• 封裝形式：采用128引腳TQFP RoHS兼容封裝，方便安裝和使用。
• 電源接口：配備USB Micro - B連接器，為評估板供電，使用起來非常便捷。
• 擴展接口：包含mikroBUS?連接器，可連接外部外設(shè)；MCU RMII連接器，可連接可選的外部以太網(wǎng)PHY。
• 以太網(wǎng)端口：擁有兩個RJ - 45端口，并帶有LED鏈路/活動指示燈，方便查看網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。
• 編程接口：設(shè)有Atmel - ICE 10引腳連接器和PICkit? 4 8引腳頭，用于SAM E53的編程。

1.3 參考資料

在使用該評估板時，以下文檔中的概念和材料可能會有所幫助：

• LAN9255數(shù)據(jù)手冊（www.microchip.com/DS00003646）
• LAN9253數(shù)據(jù)手冊（www.microchip.com/DS00003421）
• SAM D5X/E5X系列硅勘誤和數(shù)據(jù)手冊說明（www.microchip.com/DS80000748）
• MPLAB? PICkit? 4在線調(diào)試器用戶指南（www.microchip.com/DS50002751）

1.4 術(shù)語和縮寫

文檔中使用了一些術(shù)語和縮寫，為了更好地理解文檔內(nèi)容，我們需要對它們有一定的了解：

• DNP：Do Not Populate（不安裝）
• EEPROM：Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory（電可擦可編程只讀存儲器）
• EVB：Engineering Validation Board（工程驗證板）
• EtherCAT：Ethernet for Control Automation Technology（用于控制自動化技術(shù)的以太網(wǎng)）
• IDE：Integrated Development Environment（集成開發(fā)環(huán)境）
• LOS：Loss of Signal（信號丟失）
• MCU：Microcontroller Unit（微控制器單元）
• RJ - 45：Ethernet Port（以太網(wǎng)端口）
• RMII：Reduce Media Independent Interface（簡化媒體獨立接口）
• SD：Signal Detect（信號檢測）
• SPI：Serial Protocol Interface（串行協(xié)議接口）
• SSC：Slave Stack Code（從站堆棧代碼）
• TwinCAT：EtherCAT Runtime System Tool（EtherCAT運行時系統(tǒng)工具）
• USB：Universal Serial Bus（通用串行總線）

2. 入門指南

2.1 簡介

Microchip EVB - LAN9255評估板設(shè)計靈活，可通過MPLAB? Harmony、TwinCAT和從站堆棧編碼工具進行配置。要實現(xiàn)EtherCAT功能，需要使用特定的工具對評估板進行配置。

2.2 套件內(nèi)容

評估板套件包含了評估所需的基本設(shè)備，其中核心是EVB - LAN9255評估板。需要注意的是，配置集成的SAM E53 MCU還需要PICKit? 4在線調(diào)試器，同時需要一根micro - B USB電纜為評估板供電。

2.3 配置工具

設(shè)置控制或管理PC以及對評估板進行編程所需的軟件和工具如下：

• Beckhoff TwinCAT軟件
• Microchip MPLAB? X IDE（v5.30或更高版本）
• Microchip XC32編譯器
• Microchip PICKit 4在線調(diào)試器
• Microchip Harmony插件（通過MPLAB X IDE安裝）
• EtherCAT從站堆棧代碼（參考附錄D）
• GitHub MPLAB Harmony v3 EtherCAT倉庫，提供了使用Harmony創(chuàng)建EtherCAT應(yīng)用的詳細信息

此外，評估板上還需要設(shè)置一些跳線：

• J6，位置1 - 2（EESCL連接到EEPROM和接頭）
• J11（電源）
• J17，位置1 - 2（EMUL0 = 0）
• J17，位置4 - 5（EMULO = 0）
• J17，位置7 - 8（EMUL1 = 0）
• J17，位置11 - 12（EMUL2 = 1）

3. 硬件配置

3.1 電源

評估板可以通過USB電纜供電，此時需要安裝跳線J11。也可以移除J11跳線，然后將5V（1A）電源連接到接頭J11的引腳1。5V電源指示燈為LED D4，3.3V電壓調(diào)節(jié)器輸出指示燈為LED D5。如果不連接mikroBUS?或以太網(wǎng)RMII子板，標(biāo)準(zhǔn)的USB 500 mA 5V電源就足夠了。如果只連接一個子板，且子板電流消耗不超過250 mA，500 mA電源通常也足夠，因為評估板本身大約消耗250 mA電流。如果同時在mikroBUS和以太網(wǎng)RMII插槽中安裝子板，建議使用1A的USB電源。

3.2 mikroBUS?

評估板上有一個mikroBUS附加板插槽，可用于連接LCD顯示器、電機控制等各種點擊板接口。要啟用mikroBUS板，需要對MCU進行一些設(shè)置。

3.3 以太網(wǎng)RMII

評估板上有一個用于連接Microchip RMII擴展板的插槽，該擴展板包含以太網(wǎng)PHY或交換機。該插槽連接到SAM E53 MCU上的以太網(wǎng)MAC，通過MDC/MDIO接口進行管理。RMII 50 MHz時鐘由評估板內(nèi)部生成。Microchip提供了一些兼容的子板，如LAN9303交換機子板（AC320004 - 4）、LAN8720 PHY子板（AC320004 - 3）等。

3.4 時鐘

評估板具有以下時鐘：

• 一個25 MHz參考晶體（也可選擇25 MHz振蕩器），LAN9253將25 MHz作為參考時鐘輸出給SAM E53。
• 一個32.768 KHz晶體，用于SAM E53的實時時鐘。
• 一個振蕩器產(chǎn)生50 MHz時鐘，用于RMII接口。

3.5 以太網(wǎng)端口

評估板有兩個100BASE - TX以太網(wǎng)端口，用于EtherCAT操作，分別是J1（PORT0 IN）和J2（PORT1 OUT）。

3.6 EEPROM和EEPROM仿真

評估板上有一個EEPROM，用于配置LAN9253。LAN9253還支持EEPROM仿真，即由SAM E53而不是EEPROM來進行配置。EEPROM仿真模式通過接頭J17上的跳線設(shè)置。需要注意的是，EE_Emul位0需要兩個跳線，且兩個跳線的設(shè)置必須相同，不能混用。

3.7 LED指示燈

3.8 開關(guān)

評估板上有一個開關(guān)SW1，它是一個瞬時按鈕開關(guān)，用于對LAN9253和SAM E53進行復(fù)位操作。

3.9 連接器描述

3.10 測試點

4. 附錄

4.1 原理圖

附錄A展示了EVB - LAN9255評估板的原理圖，通過原理圖可以更深入地了解評估板的電路設(shè)計。

4.2 物料清單

附錄B包含了評估板的物料清單（BOM），詳細列出了評估板上使用的各種元器件的信息，包括數(shù)量、參考編號、描述、是否安裝、制造商和制造商零件編號等。

4.3 絲印圖

附錄C展示了評估板的頂部和底部絲印圖像，絲印圖可以幫助我們更好地識別評估板上的元器件和線路。

4.4 從站堆棧代碼生成

附錄D詳細介紹了為EVB - LAN9255評估板生成EtherCAT操作的從站堆棧代碼（SSC）的步驟：

1. 從EtherCAT.org網(wǎng)站下載SSC工具，下載代碼需要EtherCAT會員資格。
2. 在控制或管理PC上安裝SSC工具。
3. 打開SSC工具，導(dǎo)航到File>New創(chuàng)建一個新項目。
4. 選擇“Custom”選項，然后點擊Import，導(dǎo)入Microchip - LAN9255 - SSC_Config.xml配置文件。
5. 導(dǎo)入配置文件后，選擇Microchip SAM E53并點擊OK。
6. 對接下來的兩個提示點擊Yes。
7. 導(dǎo)航到ethercatappsethercat_counter_foe_appfirmwaresrcconfiglan9255_evbdriverlan9255目錄，選擇drv_lan9255.c文件并點擊Open，加載代碼。
8. 轉(zhuǎn)到Tools>Application>Import Application，在“Application name”字段中輸入sample_app，然后點擊OK。
9. 轉(zhuǎn)到Tools>Create New Slave Files，提示保存項目時，將其保存到指定目錄，點擊Start按鈕創(chuàng)建從站文件。
10. 創(chuàng)建完成后，點擊Open Folder按鈕打開包含所有從站文件的窗口。
11. 將上一步目錄中的文件（包括sample_app.c、sample_app.h、sample_appObject.h和SAME53 EtherCAT Slave.xml文件）復(fù)制并粘貼到ethercatslave_stack目錄。

Microchip EVB - LAN9255評估板為工程師們提供了一個功能強大、配置靈活的平臺，用于開發(fā)和評估基于EtherCAT的應(yīng)用。通過本文的介紹，相信大家對該評估板有了更全面的了解。在實際應(yīng)用中，大家可以根據(jù)自己的需求進行配置和開發(fā)，充分發(fā)揮評估板的優(yōu)勢。你在使用這款評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。