【導讀】i.MX RT1180作為恩智浦新一代跨界處理器，首次在工業場景中實現了雙核異構架構與多協議工業總線的深度融合。其300MHz Cortex-M33核心負責實時通信調度，800MHz Cortex-M7核心專注運動控製算法
，配合內置的TSN交換機與EtherCAT從站控製器，可同時打通以太網與現場總線通道，為伺服係統提供單芯片級的多協議兼容能力。結jie合he高gao度du集ji成cheng的de電dian源yuan管guan理li單dan元yuan，該gai芯xin片pian將jiang傳chuan統tong需xu要yao多duo顆ke芯xin片pian協xie作zuo的de伺si服fu驅qu動dong架jia構gou壓ya縮suo至zhi單dan芯xin片pian方fang案an，大da幅fu降jiang低di係xi統tong複fu雜za度du與yu物wu料liao成cheng本ben。

i.MX RT1180作為恩智浦新一代跨界處理器，首次在工業場景中實現了雙核異構架構與多協議工業總線的深度融合。其300MHz Cortex-M33核心負責實時通信調度，800MHz Cortex-M7核心專注運動控製算法，配合內置的TSN交換機與EtherCAT從(cong)站(zhan)控(kong)製(zhi)器(qi)，可(ke)同(tong)時(shi)打(da)通(tong)以(yi)太(tai)網(wang)與(yu)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)通(tong)道(dao)，為(wei)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)單(dan)芯(xin)片(pian)級(ji)的(de)多(duo)協(xie)議(yi)兼(jian)容(rong)能(neng)力(li)。結(jie)合(he)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)單(dan)元(yuan)，該(gai)芯(xin)片(pian)將(jiang)傳(chuan)統(tong)需(xu)要(yao)多(duo)顆(ke)芯(xin)片(pian)協(xie)作(zuo)的(de)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)架(jia)構(gou)壓(ya)縮(suo)至(zhi)單(dan)芯(xin)片(pian)方(fang)案(an)，大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)度(du)與(yu)物(wu)料(liao)成(cheng)本(ben)。

工業以太網在工業自動化中的應用

工業以太網將以太網技術延伸至工業控製場景
，主要應用於工廠自動化、過程自動化
、智能倉儲與物流、能量管理等領域。相比於傳統總線，工業以太網具有以下優勢：

•更高帶寬的傳輸速度，更好的兼容性

工業以太網傳輸速率可達100Mbps至10Gbps，支持大帶寬數據傳輸，且兼容IT網絡標準

，易於與雲端、ERP係統對接；而傳統工業總線傳輸速率較低 (通常≤1Mbps)

，協議封閉，跨係統集成困難。

•支持遠距離傳輸與強拓展性

以太網通過交換機可擴展傳輸距離 (單段超100米)
，支持大規模組網。

•高實時性

工業以太網通過實時協議 (如EtherCAT、Profinet) 解決傳統以太網的傳輸延遲問題，實時性接近傳統總線，同時支持多設備並發通信。

•低維護成本

以太網硬件標準化程度高，成本低，且維護方便 (持熱插拔、遠程診斷)，傳統總線設備專用性強，硬件與協議定製成本高
，升級維護複雜。

•更強的靈活性與開放性

工業以太網支持IP協議
，可直接接入互聯網
，便於實現遠程監控與工業物聯網 (IIoT) 融合；傳統總線協議封閉
，需網關轉換才能與外部網絡通信
，難以適應智能化升級需求。

迄今為止，以太網現場總線新接入節點達到76%，遠超傳統的現場總線，是未來現場總線的趨勢。

基於i.MX RT1180的EtherCAT+伺服控製

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)
，即“以太網控製自動化技術”，是由德國Beckhoff公gong司si研yan發fa的de一yi種zhong基ji於yu以yi太tai網wang的de現xian場chang總zong線xian係xi統tong的de開kai放fang架jia構gou。它ta突tu破po傳chuan統tong以yi太tai網wang局ju限xian，數shu據ju幀zhen經jing各ge節jie點dian時shi，能neng高gao速su動dong態tai讀du寫xie數shu據ju並bing插cha入ru新xin數shu據ju
，帶dai寬kuan利li用yong率lv超chao90%。

EtherCAT幾乎支持所有拓撲，周期時間短
、同步精度高，從站處理器無需處理以太網封包，所有程序資料由從站控製器硬件處理，能滿足工業自動化短數據更新時間、低通訊抖動和低成本硬件的要求
，在機器控製、測量係統等領域廣泛應用。目前i.MX RT1180基於內置的EtherCAT subdevice controller已經實現了EtherCAT的EOE, COE, FOE等功能。

內置EtherCAT subdevice controller
，相比於常規的外置控製器，擁有更低的成本
，更高的PDI傳輸速度。恩智浦基於片內EtherCAT控製器設計了基於單顆i.MX RT1180芯片的EtherCAT+伺服電機控製方案，並通過一台滑台絲杆的齒輪對接
，對該方案的性能進行了展示。

該方案主站既可以利用TwinCAT實現
，也可以使用SOEM進行實現，這裏，選取了SOEM作為主站
，其同步周期為250μs。從站節點基於CiA402協議完成數據處理，參考設計共有兩個從站節點，每個節點控製兩個電機
，所有節點均運行在csp模式

，單片i.MX RT1180最多可以支持四電機加現場總線方案。

基於單片i.MX RT1180芯片的EtherCAT+伺服電機控製方案框圖

下圖給出了具體從站節點的方案圖，主要分為兩個部分：

• EtherCAT通訊總線負責收發主設備的電機指令及反饋實時狀態。該部分由Cortex-M33核、片內 EtherCAT 子設備控製器和外部PHY芯片協同實現。PHY芯片通過 RMII接口連接子設備控製器，將RJ45的模擬信號轉為數字信號
  ，再與Cortex-M33核一起完成協議棧處理。

• 電機控製部分，該部分由M7核完成，M7擁有更高的主頻，更高的算力，因此將用於實時性要求更高的電機控製應用。

i.MX RT1180非常適合工業通信應用
，了解該高性能跨界處理器更多詳情，請瀏覽產品官網。

i.MX RT1180從站節點方案框圖

具備多種以太網方案i.MX RT1180除了能夠支持EtherCAT現場總線外，還支持TSN
、Profinet等幾乎所有工業網絡。

i.MX RT1180支持多種以太網方案

支持多種編碼器接口協議

工gong業ye自zi動dong化hua對dui電dian機ji的de控kong製zhi精jing度du要yao求qiu十shi分fen嚴yan格ge，不bu同tong的de應ying用yong場chang景jing需xu要yao應ying用yong不bu同tong的de編bian碼ma器qi規gui格ge

，不bu同tong的de編bian碼ma器qi都dou需xu要yao對dui應ying的de一yi套tao編bian碼ma器qi解jie碼ma外wai設she，而eri.MX RT1180可以通過靈活的FLEXIO外wai設she模mo擬ni各ge種zhong各ge樣yang的de編bian碼ma器qi接jie口kou，僅jin僅jin需xu要yao四si個ge引yin腳jiao即ji可ke模mo擬ni市shi麵mian上shang絕jue大da部bu分fen的de編bian碼ma器qi協xie議yi，能neng夠gou方fang便bian客ke戶hu節jie省sheng成cheng本ben與yu硬ying件jian設she計ji資zi源yuan，達da到dao一yi套tao硬ying件jian電dian路lu適shi配pei多duo種zhong編bian碼ma器qi的de功gong能neng。

總結與展望

i.MX RT1180支持多種工業網路總線 (TSN、EtherCAT、Profinet等)，最高支持單芯片四電機控製的外設資源，多種多樣的外部存儲接口與通訊外設接口
，主頻高達800MHz的M7核能夠及時完成繁重的電機處理任務，可以說該芯片非常適合工業自動化領域。

i.MX RT1180已加入恩智浦長期供貨計劃
，承諾供貨至少15年，讓客戶後顧無憂。

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