1.簡介

此文檔闡釋了如何創建 AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計(Motor ControlReference Design)的演示環境。

此參考設計展現了亞信完整的工業以太網EtherCAT解決方案——包括一整套基于Raspberry Pi 3 Model B+ 平臺的EtherCAT 主站解決方案以及 AX58100 + STM32F303RE MCU EtherCAT從站馬達控制參考設計解決方案。

AX58100 包含了2個嵌入式的快速以太網物理層(Fast Ethernet PHYs)，使其能支持銅線或光釬的工業以太網應用，同時也支持一些額外的接口如：Pulse Width Modulation (PWM), Incremental (ABZ)/Hall Encoder, SPI master, 32 Digital I/O, Emergency Stop Input, 等等。這些接口能使設計者在不同的EtherCAT工業領域中更容易的運行AX58100——且無需增加額外的微處理器(Microcontroller)。

AX58100 同時也支持SPI slave 和Local bus 兩種PDI(Process Data Interfaces)，從而可以為系統設計者以最簡單的方式搭建一些標準EtherCAT環境，給那些Non-EtherCAT MCU和DSP工業平臺——例如以下參考設計：

Figure 1-1. AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計圖

Figure 1-2. AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計拓撲圖

1.硬件/軟件要求

以下是安裝AX58100 + STM32F303REMCU馬達控制參考設計演示環境的硬件和軟件要求：

2-1.EtherCAT主站

2-1-1.硬件要求

請從Raspberry在線商城上購買Raspberry Pi 3 Model B+開發板(https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/). Raspbian是Raspberry Pi平臺上較受歡迎的操作系統，你可以從Raspberry Pi 3 Model B+ 產品網頁上下載更多的Raspbian軟件開發包。

Figure 2-1. Raspberry Pi 3 Model B+ Board

2-1-2.軟件要求

亞信在Raspberry Pi 3 Model B+平臺上開發了基于Raspbian v4.14.79 操作系統的EtherCAT主站協議包，如有需要，可聯系亞信公司(support@asix.com.tw)來獲取更多關于如何安裝亞信 Linux EtherCAT主站軟件包。

2-2.EtherCAT從站

2-2-1.硬件要求

請準備以下硬件來安裝AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計的演示環境。

Figure 2-2. AX58100 + STM32F303RE MCU EtherCAT Slave Environment

Figure 2-3. AX58100-EVB-SSPDI-1 SPI Slave PDI Board

Figure 2-4. ST NUCLEO-F303RE MCU Board & X-NUCLEO-IHM07M1 BLDC Motor Driver Board

Figure 2-5. BR2804-1700 Brushless DC Motor

2-2-1-1.X-NUCLEO-IHM07M1 Board為匹配NUCLEO-F303RE的線路修改

AX58100板子通過SPI inerface(例:PB13~PB15 腳)連接到NUCLEO-F303RE 板，為了能正常運行，請按以下方式調整X-NUCLEO-IHM07M1板子的線路：

• RemoveR82resistor to disconnect from NUCLEO-F303RE PB13 (SPI2_SCK)
• RemoveR49resistor to disconnect from NUCLEO-F303RE PB14 (SPI2_MISO)
• RemoveR66resistor to disconnect from NUCLEO-F303RE PB15 (SPI2_MOSI)

2-2-2.軟件環境

下面是所有被用來安裝AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計演示環境的軟件工具

3.快速開始

以下是快速安裝AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計演示環境的步驟：

3-1.準備軟件開發環境

3-1-1.安裝Keil MDK-ARM uVision5開發工具

首先請購買并安裝Keil MDK-ARM uVision5 開發工具并訪問Keil MDK-ARM網站獲取更多信息。

3-1-2.安裝TwinCAT 3.1 – eXtended Automation Engineering (XAE)工具

3-1-3.安裝SSC(Slave Stack Code)工具

注意：在下載EtherCATSSC(Slave Stack Code)工具前請先注冊成ETG(https://www.ethercat.org/en/membership_application.html)會員。

從ETG網站(https://www.ethercat.org/)下載 EtherCAT SSC(Slave Stack Code)工具；解壓下載文件(如. “SSC_V5i11.zip”) ；在Windows系統下運行安裝SSC安裝程序(如. “EtherCAT Slave Stack Code Tool.exe”)

3-1-4.安裝STM32 ST-LINK程序

請從STMicroelectronics網站上下載并安裝STM32 ST-LINK程序，使得NUCLEO-F303RE MCU能有合適的驅動，如下圖所示：

3-2.生成EtherCATSSC源碼文件

這部分說一下如何用BeckhoffSSC 工具生成EtherCATSSC源碼文件

1. 1. 找到AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制演示文件夾目錄(如. “AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo_Firmware_v1.0.0_Source”).
2. 2. 運行Beckhoff SSC工具，打開AX58100 firmware SSC project 文件(如.“cia402appl.esp”).

3.選擇“Project”-“Create new Slave Files” 菜單來生成EtherCAT Slave Stack Code source文件.

3-3.創建AX58100 + STM32F303RE MCU Motor Control FirmwareSource

這個章節說一下如何用Keil MDK-ARM uVision5開發工具創建AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制演示分位。

1. 復制EtherCATSSC代碼文件(從章節3-2生成)到“AppliedSrc”文件夾下

千萬注意不要覆蓋已存在于“AppliedSrc”文件夾下的文件。

2.運行Keil MDK-ARM uVision5 工具來打開to open AX58100 firmware uVision5 工程文件(如. “AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo.uvprojx”).

3. 選擇“Manage Project Items”并手動添加“Beckhoff_SSC”, “AX58100_Driver”, “AX58100_Application” 組, 然后依次從“Beckhoff_SSC\AppliedSrc”, “AX58100\driver” and “AX58100\application” 這三個文件夾下添加這個代碼文件到這些組中。

4. 選擇“Rebuid all target files” 來創建AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制演示固件。

3-4.在NUCLEO-F303RE MCU Board內存中運行演示固件

這個章節闡述了如何在NUCLEO-F303RE MCU board上用Keil MDK-ARM uVision5開發工具來運行AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制固件代碼

1. 請先安裝STM32 ST-LINK 軟件包，并確定NUCLEO-F303RE MCU board上的“STLink Virtual COM Port”驅動已經正確安裝

2. 在”Flash”菜單下選擇“Configure Flash Tools” 下的Keil MDK-ARM uVision5Tool.

3. 選擇“Utilities” 選項，點擊“Setting” 按鈕來給NUCLEO-F303RE MCU手動添加“STM32F3xx 512KB Flash” Flash Programming Algorithm，如下圖：

4.點擊按鈕開始下載編譯在NUCLEO-F303RE MCU board Flash內存上的AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制演示固件代碼(如. AX58100_STM32F303RE_MotorControl_Demo.axf”)

3-5.如何在TwinCAT上更新AX58100的EEPROM

這部分講解一下如何用TwinCAT工具來更新AX58100 EEPROM

1. 復制AX58100 + STM32F303RE MCU馬達控制參考設計的ESI 文件(如. “AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo_Rev02_ESI_20190530.xml”) 到TwinCAT3 ESI 文件的默認文件夾下(如.“C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT”).

2. 在TwinCAT 3工具上創建一個新的project。

3.選擇“TWINCAT” -> “EtherCAT Devices” -> “Reload Device Descriptions”讓AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達控制參考設計新的ESI 文件起作用。

4. 選擇“Scan” 來找到“AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo”設備。

5.從“AX58100-P-NUCLEO-IHMxxx_Demo” 設備中選擇“EEPROM Update” 來開始更新AX58100

6.關機再打開AX58100 board來讓新的EEPROM硬件配置起作用。

3-6.驗證AX58100 + STM32F303RE MCU馬達驅動演示固件。

這個章節闡述一下如何驗證AX58100 + STM32F303RE MCU 馬達驅動演示固件。

1. 開啟AX58100-EVB-SSPDI-1 board & NUCLEO-F303RE/X-NUCLEO-IHM07M1 boards (EtherCATSlave).
2. 開啟Raspberry Pi 3 Model B+ board (EtherCAT Master) 并讓他支持Wi-Fi AP模式.

在手機或平板上打開Wi-Fi 設置來創建一個Raspberry Pi 3 Model B+ board的Wi-Fi鏈接，配置如下：

WIFI_SSID = AsixEthercatMaster
WIFI_PWD = 12345678

3.用以下信息登錄AX58100 馬達控制演示軟件包的服務器。

WEB_IP = 192.168.2.200
WEB_USER = admin WEB_PWD = admin

4.點擊“Scan” 按鈕，找到“AX58100_P-NUCLEO-IHMxxx_Demo” 設備.

5. 選擇一個合適的Slave Index 值(default: 1) 和馬達控制設置, 然后點擊“Start” 按鈕。

6.你應該能看到馬達已經正常運轉了。