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HPM 雙網(wǎng)口環(huán)網(wǎng)通信方案

HPM6700/6400系列微控制器支持雙以太網(wǎng)控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)最高千兆的通信速率。在本方案中，主機(jī)使用雙網(wǎng)口的 PC 電腦，從機(jī)為 HPM6750EVK2。所有設(shè)備通過雙網(wǎng)口串聯(lián)，最終環(huán)回至主機(jī)，形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。主機(jī)與從機(jī)之間的通信基于以太網(wǎng) TCP/IP 協(xié)議。

本方案的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：

環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)提供通信鏈路冗余，確保當(dāng)一端斷開時(shí)，另一端仍可正常通信。

無需使用交換機(jī)，減少了設(shè)備成本。

布線簡(jiǎn)單、耗材少，僅需串聯(lián)所有設(shè)備。

缺點(diǎn)：

由于使用非硬件交換機(jī)芯片，數(shù)據(jù)交換依賴底層軟交換，導(dǎo)致通信速率和實(shí)時(shí)性受到限制。

注意事項(xiàng)：
在環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，主機(jī)發(fā)出的廣播或組播幀在接收后不可再次轉(zhuǎn)發(fā)，否則可能導(dǎo)致死循環(huán)，進(jìn)而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。

環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

說明：

整個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)主機(jī)，其余設(shè)備均為從機(jī)。

主機(jī)與所有從機(jī)如上圖所示串聯(lián)，最終環(huán)回至主機(jī)。

主機(jī)和所有從機(jī)均為雙網(wǎng)口設(shè)備，因此每個(gè)設(shè)備擁有兩個(gè) MAC 地址和兩個(gè)獨(dú)立的 IP 地址，且 MAC 和 IP 是綁定對(duì)應(yīng)的。

主機(jī)和從機(jī)必須位于同一網(wǎng)段下，且每個(gè)端口的 IP 地址不可重復(fù)。

主機(jī)建立一個(gè) TCP 服務(wù)器，綁定到 IP_ADDR_ANY 及任意地址。這意味著雖然只建立了一個(gè) TCP 服務(wù)器，但來自兩個(gè)網(wǎng)口的有效 TCP 客戶端數(shù)據(jù)都會(huì)被該服務(wù)器接收。

從機(jī)在底層邏輯中判斷以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的 MAC 地址及類型。若數(shù)據(jù)包為自身數(shù)據(jù)、廣播包或組播包，則遞交給上層協(xié)議棧處理；其余數(shù)據(jù)包則透?jìng)鞯搅硪粋€(gè)網(wǎng)口發(fā)送。同時(shí)，廣播包和組播包在遞交上層協(xié)議棧處理時(shí)，也需透?jìng)鞯搅硪粋€(gè)網(wǎng)口發(fā)送。

每個(gè)從機(jī)建立兩個(gè) TCP 客戶端，并各自綁定到自身的 IP 地址。從機(jī)需知曉服務(wù)器連接的兩個(gè) IP 地址，兩個(gè) TCP 客戶端分別嘗試連接這兩個(gè)服務(wù)器 IP，連接成功后即可確定當(dāng)前 TCP 客戶端對(duì)應(yīng)的網(wǎng)口環(huán)回連接的是主機(jī)的哪個(gè)網(wǎng)口。

當(dāng)從機(jī)的物理連接斷開（如網(wǎng)線斷開，PHY 斷連）時(shí)，將立即檢測(cè)到斷連并報(bào)錯(cuò)。如圖所示，從機(jī)1的網(wǎng)口2和從機(jī)2的網(wǎng)口1會(huì)立即檢測(cè)到斷連并報(bào)錯(cuò)。

若從機(jī)的物理連接未斷開，但環(huán)路中存在斷連，則需通過 TCP 嗅探來確認(rèn)斷連。如圖所示，從機(jī)3的網(wǎng)口1和從機(jī)4的網(wǎng)口1不會(huì)立即檢測(cè)到斷連，需要通過 TCP 嗅探確認(rèn)。具體的 TCP 嗅探間隔和時(shí)長(zhǎng)可由軟件設(shè)置。

從機(jī)支持?jǐn)噙B后自動(dòng)重連功能。

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HPM MCU做Ethercat主站應(yīng)用方案

本方案基于支持以太網(wǎng)控制器的 HPM 67/64/63/68/6E 系列 MCU，提供了作為 EtherCAT 主站的通信解決方案。該方案利用開源的 EtherCAT 主站 SOEM 協(xié)議棧，確保高效的通信性能。

HPM 6E00 系列 MCU 支持 ESC 控制器，因此本方案選擇 HPM6E00EVK 作為從站設(shè)備。通過與 HPM6750EVK/HPM6300EVK 等主站設(shè)備的協(xié)作，本方案成功實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng) IO 點(diǎn)燈的功能。

注意：我們已成功移植并適配開源的 SOEM 協(xié)議棧。由于 SOEM 開源協(xié)議的限制，源代碼將不包含在 SDK 中。請(qǐng)您自行下載源代碼并安裝到指定目錄。

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I2S DMA CHAIN應(yīng)用方案

HPM6700/6400系列微控制器具備音頻功能，支持四路I2S接口、一路DAO播音功能，以及一路PDM數(shù)字麥克風(fēng)和VAD功能。I2S接口支持時(shí)分復(fù)用，最多可實(shí)現(xiàn)TDM16。I2S模塊支持四種工作模式：飛利浦標(biāo)準(zhǔn)、MSB對(duì)齊模式、LSB對(duì)齊模式和DSP模式。

本方案以HPM6750EVK2開發(fā)板為例，介紹I2S的DMA鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)收發(fā)功能。接收到的數(shù)據(jù)為麥克風(fēng)采集的信號(hào)，經(jīng)過CODEC傳輸至MCU；I2S發(fā)送的數(shù)據(jù)則通過DAO播放，外接揚(yáng)聲器即可輸出聲音。

該方案通過使用DMA鏈?zhǔn)絺鬏敚詣?dòng)完成I2S接收數(shù)據(jù)到 rx_buff 以及將正弦波信號(hào)發(fā)送到DAO，而無需CPU參與。CPU僅負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)。

方案框圖及調(diào)用流程如下：

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hpm_monitor服務(wù)

hpm_monitor 是一個(gè)高效、易用且具高度可移植性的服務(wù)，旨在實(shí)時(shí)查看和設(shè)置當(dāng)前設(shè)備中的全局變量，或以高速（1 kHz 至 1 ms）上報(bào)全局變量。它常被用作監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)示波器，特別適用于電機(jī)和電源的調(diào)試。

特點(diǎn)：

高度可移植：只需適配相關(guān)通信端口即可使用。

簡(jiǎn)單調(diào)用：僅需調(diào)用兩個(gè)接口（init 和 handle 輪詢），對(duì)原始工程邏輯無任何修改。

輕量級(jí)通信協(xié)議：協(xié)議設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，易于擴(kuò)展。

支持主動(dòng)獲取和設(shè)置：可以主動(dòng)獲取（GET）和設(shè)置（SET）全局變量。

高速上報(bào)能力：支持快速上報(bào)（Notify）全局變量。

注: hpm_monitor服務(wù)需搭配PC上位機(jī)HPMicroMonitorStudio工具使用。

運(yùn)行效果：

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HPM SPI控制器操作Nor flash應(yīng)用案例

HPM MCU 支持串行外設(shè)總線（SPI）控制器，具備主機(jī)模式和從機(jī)模式。在主機(jī)模式下，可以控制多種外設(shè)；在從機(jī)模式下，可以接收主機(jī)的請(qǐng)求以完成數(shù)據(jù)交換。該控制器支持可配置的時(shí)鐘頻率，支持 DMA 數(shù)據(jù)傳輸，并可運(yùn)行于單線、雙線和四線模式。

應(yīng)用案例包含以下內(nèi)容：

實(shí)例展示了如何通過 SPI 接口讀寫 NOR Flash 存儲(chǔ)器，涵蓋單線、雙線和四線模式。

使用的 NOR Flash 存儲(chǔ)器為 W25Q64JVSSIQ。

組件 serial_nor 支持遵循 SFDP 標(biāo)準(zhǔn)的 NOR Flash 存儲(chǔ)器，不限于 W25Q64JVSSIQ。

默認(rèn) SPI SCLK 頻率為 50 MHz。

默認(rèn) SPI 的 IO 模式為雙線 SPI。

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HPM子板系列

HPM 系列 MCU 是來自上海先楫半導(dǎo)體科技有限公司的高性能實(shí)時(shí) RISC-V 微控制器，為工業(yè)自動(dòng)化和邊緣計(jì)算應(yīng)用提供了強(qiáng)大的算力和高效的控制能力。上海先楫半導(dǎo)體目前已發(fā)布多個(gè)系列的高性能微控制器產(chǎn)品，包括 HPM5300、HPM6700/6400、HPM6300、HPM6200 和 HPM6E00 等。

為了幫助用戶更全面地開發(fā)先楫 MCU 的性能，先楫半導(dǎo)體推出了與 HPMEVK 開發(fā)板配套的子板系列。其中部分子板不進(jìn)行銷售，僅提供硬件設(shè)計(jì)資料，包括硬件設(shè)計(jì)圖紙、用戶指南以及軟件測(cè)試?yán)獭?/p>

當(dāng)前提供的子板包括：HPM6E00EVKSRAMSDRAM 子板。

更新

1. HPM二級(jí)Boot固件升級(jí)方案新增ECAT通道FOE

HPM 二級(jí) Boot 固件升級(jí)方案 新增了基于 FOE 協(xié)議的 ECAT 通道升級(jí)功能。

2. hpm_motor庫2.0新增慣量辨識(shí)算法

hpm_motor是一個(gè)專為電機(jī)控制核心算法設(shè)計(jì)的庫文件，旨在通過持續(xù)更新和模塊化管理具體功能算法，簡(jiǎn)化用戶的開發(fā)過程。用戶無需關(guān)注底層實(shí)現(xiàn)，從而加速程序開發(fā)。

在 hpm_motor Lib 2.0 中，新增了慣量辨識(shí)算法。為了實(shí)現(xiàn)伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)良動(dòng)靜態(tài)特性，必須識(shí)別轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并相應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)控制參數(shù)。

完 結(jié)

在使用過程中有任何疑問或者建議，歡迎在github對(duì)應(yīng)項(xiàng)目中提交。

問題提交

hpm_apps Issues：
https://github.com/hpmicro/hpm_apps/issues
https://gitee.com/hpmicro/hpm_apps/issues