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Forum: FPGA, VHDL & Co. EtherCAT - Slave Realisierung auf FPGA


Autor: Max B. (adama)
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Hallo zusammen,

ich bin neu hier aber verfolge das Forum schon seit einiger Zeit und hat 
mir bis jetzt auch bei einigem geholfen. Zu meinem Thema finde ich aber 
keinen Beitrag und hoffe auf eure Mithilfe.

Im Rahmen eines Projektes, solle ein EtherCAT-Slave auf einem FPGA 
abgebildet werden. Meine Gruppe und ich machen schon seit einiger Zeit 
an daran herum aber wir kommen einfach nicht weiter und die Zeit rast 
uns davon.

Meine Fragen:

Hat jemand Erfahrungen mit EtherCAT und
der Erstellung eines Slave-VHDL-Codes für den FPGA?

Vielen Dank für eure Mithilfe.
Grüße MB

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Hat jemand Erfahrungen mit EtherCAT und
> der Erstellung eines Slave-VHDL-Codes für den FPGA?
Beckhoff vielleicht?

> Im Rahmen eines Projektes, solle ein EtherCAT-Slave auf einem FPGA
> abgebildet werden.
Ein Studienprojekt?
Falls ja: der Zeitrahmen (5 Monate) ist schlichtweg utopisch.
Ohne richtungsweisende Vorarbeiten wird da wohl nichts draus, denn bei 
EtherCAT ist die z.B. ganze Zeitstempelverwaltung auf dem Slave. Und 
dass ihr das, wozu die Ing. bei Beckhoff & Co. einige Mannjahre 
gebraucht haben, in einem Semester schaffen wollt, grenzt an 
Überheblichkeit...

Autor: Oskar S. (Gast)
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Auf welchem FPGA soll es denn implementiert werden: Altera, Xilinx... ?

Gruß Oskar

Autor: Schrotty (Gast)
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Beckhoff verkauft IP-Cores für Altera und Xilinx. Meiner Meinung nach 
eure einzige Chance, Ethercat in angemessener Zeit zu implementieren.
Selbermachen geht natürlich auch, aber das dauert Mannjahre.

Autor: woko (Gast)
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Ein "offener" EC Slave wäre schon ein Hit und auch für unsere Firma 
interessant, vor allem wegen der Resourcen: der Beckhoff Core 
verschlingt gerne mal 6000 Slices von einem Spartan FPGA (ca. 50% eines 
XC3S1400A). So ein Mini-EC wäre cool :-)

Allerdings könnte dir da Beckhoff in die Quere kommen: die kochen gerne 
ihr eigenes Süppchen (Lizenzverträge) und mit der oft gepriesenen 
Offenheit ists leider nicht weit her.

Ansonsten gibt es die o.g. IP Cores und ein dazugehöriges EVAL-Board von 
B. für den beschleunigten Start.

Grüße,
Wolfgang

Autor: Matthias G. (mgottke)
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Als Slave würde ich dringend die IP-Cores von Beckhoff empfehlen. Die 
Eigenentwicklung rechnet sich nie.

Konkret haben wir eher das Problem des EC-Masters auf einem FPGA. Dafür 
gibt es ja noch keinen IP-Core. Der Funktionsumfang des Masters ist 
sicherlich auch viel zu groß um Ihn komplett in VHDL zu realisieren. 
Allerdings müssen wir 10µs Zykluszeit (100kHz Echtzeit) im gesamten 
Prozess realisieren. Dafür sind nun mal µCs (bei uns ein NIOS2) zu 
langsam.

Der Ansatz ist dazu eine gemischte HW-SW-Lösung. Der größte Teil der 
Masterfunktionalität wird während der Konfigurationsphase beim Start 
einer Anlage benötigt (die ganzen CAN-Open-Geschichten, Mailbox ...) da 
spielt die Zeit noch keine Rolle. Zum Abgleich der Uhren ebenfalls noch 
nicht. Im zyklischen Betrieb ist dafür der Funktionsumfang deutlich 
geringer. Dort soll dann eine Art HW-Minimaster den Hauptteil der Arbeit 
übernehmen.

Als IP-Core steht zudem ein Ethernet-MAC zur Verfügung auf den sowohl 
der µC als auch der HW-Minimaster zugreifen kann.

Hat jemand schon mal Erfahrungen mit einem HW-Master gemacht, bzw. 
arbeitet daran? An einer Zusammenarbeit / Erfahrungsaustausch wäre ich 
durchaus interessiert.

Autor: adama (Gast)
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Danke für eure Antworten.
Ja, es ist ein Studentenprojekt. Beckhoff gibt keinerlei Informationen 
frei. Das wurde schon zu beginn versucht um ein Grundgerust zu erhalten. 
Bei den Kursen ist es so, dass die von der Hochschule nicht genemigt 
werden und für einen Studenten zu teuer sind.
Grüße MB

Autor: Christian R. (supachris)
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Naja, EtherCAT ist nun mal nicht frei. Wir hatten das auch mal vor, 
haben es wegen horrender Kosten dann allerdings sein gelassen.

Autor: Oskar S. (Gast)
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Zum Test reicht vielleicht der Open Core Plus, eine Testversion des 
IP-Core, die zeitlich begrenzt funktioniert, die kostet nichts. 
Bezüglich der Kosten für den IP Core, die Slaveanschaltung könnte man 
auch mit einem ASIC realisieren dann fallen die IP-Core Lizenzkosten 
weg.

Autor: Max B (Gast)
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Hallo Zusammen.

Nachdem das Projekt letztes Semester nicht fertig wurde ist in diesem 
Semester die Fortführung gedacht. Hierfür wurde von Beckhoff das EVB 
EL9800-4A die Briefmarke FB1130 (Xilinx FPGA), sowie der kostenlose 
IP-Core bestellt. (Nochmals danke für euren Tipp)

Leider haben wir mal wieder ein Problem. Beckhoff hat es geschafft den 
VHDL-Code zu verschlüsseln. Wir sehen nur die Variablendeklarationen in 
Xilinx ISE Webpack 11.5 und sind eigentlich genau so schlau wie vorher.

Meine Fragen:
Hat jemand einen VHDL Code der nicht verschlüsselt ist?
Oder weitere schon mehr Erfahrungen mit dem EL9800-4A?

Danke für eure Hilfe.
Grüße
Max B

Autor: Kest (Gast)
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Offenen Quellcode wird es wohl nicht geben. Die Evaluation-Versionen 
sind meist verschlüsselt.

Grüße,
Kest

Autor: Max B. (Gast)
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Die Verschlüsselung ist ja das Problem. Da man nichtmal einen keleinen 
Teil des Codes sieht ist das Verständnis des Ablaufes scher zu erlangen.
Die Aussage von Beckhoff ist aber mit diesem EVB EL9800 schnell und 
einfach eigene EtherCAT-Slaves zu entwickeln. Wie soll dass gehen, wenn 
man nur die Portdeklarationen und einpaar Variablen sieht?

Grüße
Max B

Autor: Christian R. (supachris)
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Verschlüsselung oder nur Netzliste bei IP-Cores ist völlig normal. 
Schließlich haben die Unmengen Entwicklungskosten verschlungen. Wie der 
Core arbeitet, steht in der Dokumentation. Wird ja wohl eine dabei sein.

Autor: tomtom (Gast)
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Hi,
habe gestern eine dicke Anzeige in der Zeitschrift Elektronik Praxis vom 
24.03.2010 gesehen, dort wirbt die Firma Hilscher mit dem Open Source 
Projekt "industrialNETworX". Dort soll man Software im Source Code 
kostenfrei bekommen u.a. ist auch die Rede von EtherCAT. Vielleicht 
hilft das weiter.

www.industrialnetworx.com

Die Seite scheint im Aufbau zu sein, im Forum ist aber schon etwas los.

Autor: Schrotty (Gast)
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Aber bei dem Hilscher-Ding brauchst vermutlich deren speziellen 
NetX-Chip (natürlich von Hilscher) dafür.

Autor: tomtom (Gast)
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Ja ich glaube auch dass der Source Code für den Hilscher Chip ist, aber 
da steckt wohl auch nur ein ARM Prozessor dahinter, so dass man den 
Protokollstack anhand des Source Codes selbst entwickeln könnte (reverse 
engineering).
Zumindest könnte man Testmuster dem entstehenden Bit-Strom auf dem 
Netzwerk zuordnen.

Autor: Schrotty (Gast)
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>da steckt wohl auch nur ein ARM Prozessor dahinter

Weit gefehlt!

Den eigentlichen Core auf dem der Stack läuft, bildet zwar ein Arm, aber 
für die Realtime-Operationen, die ja eigentlich das Interessante an den 
Ethernetbasierten Feldbussen sind, bietet der Chip mehrere ALUs, die 
mehr oder weniger direkt auf den Ports sitzen und die Funktionen 
übernehmen, die sonst in Hardware gelöst würden. (z.B. cut-through des 
Frames)
Vergleichs mal so:
Du hast einen ARM mit angeschlossenem MAC-Controller. im ARM läuft dein 
TCP/IP Stack und den Rest erledigt der MAC-Controller für dich.

Genau diese quasi "MAC"-Funktionalität wird hier aber per Software 
feldbusspezifisch in mini-ALUs nachgebildet.
Vielleicht kannst du den Code hacken, aber es wird dir rein gar nix 
bringen, da du keine Hardware hast, worauf er läuft (ausser eben der 
NetX-Chip)

Das wäre gerade so, wie wenn du versuchen würdest, einen TCP/IP-Stack 
von einem ARM MIT MAC-Controller auf einen OHNE MAC-Controller zu 
portieren. Das kann einfach nicht funktionieren!

Autor: René D. (Firma: www.dossmatik.de) (dose)
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Gibt es für Ethercat eine Spec?

Oder anders gefragt, gibt ein standardisiertes Ethernetprotokoll für die 
Automatisierungstechnik?

Ich habe nichts in den RFC gefunden.

Autor: davidmg0815 (Gast)
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Kennnst du die Doku zum EtherCAT Slave Core von Beckhoff?
EtherCAT_IPCore_Datasheet.pdf oder so ähnlich-
das ist weit über 300 seiten lang-- und auch vielle sinnvoll und 
allgemein informationen enthalten....

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