В основе любой автоматизированной системы лежат промышленные системы связи. Существует множество утвержденных стандартов, и их число продолжает расти с появлением новых промышленных протоколов Ethernet. Микроконтроллеры Atmel® обеспечивают внутреннюю системную архитектуру и все периферийные устройства, необходимые для эффективного взаимодействия ваших продуктов с магистральными шинами, сетями Ethernet промышленных стандартов и беспроводными сетями.

Решения для промышленных систем связи

Магистральная шина


  • Универсальный синхронный/асинхронный приемопередатчик (USART) с поддержкой дробной скорости обмена данными, встроенный в микроконтроллеры Atmel AVR® XMEGA®, повышает гибкость настройки тактовой частоты и точность синхронизации системы.
  • Большинство 32-разрядных микроконтроллеров AVR и микроконтроллеров на базе ARM® семейства AT91SAM поддерживают специализированный режим RS-485 для периферийных устройств USART.
  • Благодаря большому количеству каналов DMA 32-разрядные микроконтроллеры AVR и микроконтроллеры megaAVR®, AVR XMEGA и AT91SAM снижают загрузку ЦП при обмене данными в промышленных системах.
  • Многоуровневая шинная архитектура 32-разрядных микроконтроллеров Atmel позволяет реализовать параллельную передачу данных и минимизировать ограничения по загрузке шины.
  • Необязательный интерфейс внешней шины, встроенный в некоторые микроконтроллеры, с возможностью 32-разрядной передачи данных поддерживает специализированные устройства для работы с такими протоколами, как Profibus.
  • Микроконтроллеры SAM3U и SAM9 оснащены устройством USART со скоростью до 12 Мб/с, которое обеспечивает поддержку внешних приемопередатчиков.
  • Контроллеры одинарной и двойной шины CAN. Совместимы со стандартами V2.0A и V2.0B, поддерживают независимые объекты сообщения, которые можно программировать в реальном времени, и идеально подходят для магистральных шин, таких как CANopen и DeviceNet. При необходимости через шину CAN можно выполнять обновление ПО.

Продукты Atmel

ТипТопологияМикроконтроллерОсновное преимущество
Магистральная шинаНа базе RS-485 (Profibus, Modbus)Микроконтроллер подключен к специализированному модулю через внешнюю шинуATmega1281

ATmega2561

ATmega2560

AVR XMEGA A1

SAM7SE

AVR UC3 – Серия B
Асинхронный интерфейс внешней шины, поддержка DMA
Микроконтроллер с UART + ИС приемопередатчикаSAM3UUSART до 12 МБ/с
На базе CAN (CANopen, DeviceNet)Микроконтроллер с интегрированной периферией CANATmega64M1

AT90CAN128

AVR UC3 – Серия C

Решения на базе ARM:
– SAM7X
– SAM3X
SAM9263

AT89C51CC03
До 2 периферийных интерфейсов CAN, каждый из которых поддерживает до 15 буферов сообщений

Семейства продуктов

Промышленные решения Ethernet

Вертикальная интеграция административных систем управления в оборудование на производстве привела к объединению протокола Ethernet TCP/IP с промышленными магистральными шинами. В связи с этим появилось несколько промышленных протоколов Ethernet, в том числе Profinet, Ethernet/IP, ModbusTCP/IP, EtherCat и Ethernet Powerlink. Каждый из них создан для определенных целей, от которых также зависит выбор аппаратной платформы.

Для большинства промышленных автоматизированных систем Ethernet достаточно поддерживать циклы ПЛК порядка нескольких миллисекунд. В таких приложениях промышленный протокол Ethernet можно эффективно реализовать на программном уровне на базе микроконтроллера с интегрированным стандартным периферийным интерфейсом Ethernet MAC. Такие протоколы, как Modbus TCP, предъявляют умеренные требования к размеру флеш-памяти, поэтому их также можно реализовать на базе микроконтроллера. Для этих целей компания Atmel предлагает 32-разрядные микроконтроллеры AVR и микроконтроллеры на базе ARM с размером флеш-памяти до 512 КБ и интегрированным модулем Ethernet MAC. Преимущества этих устройств:

  • Периферийный контроллер доступа к среде 10/100 Ethernet (EMAC) с прямым доступом к памяти (DMA) и цепным буфером.
  • Контроллер EMAC DMA выступает в качестве ведущего для внутренней многослойной шины, а внутренние блоки SRAM обеспечивают эффективный параллельный обмен кадрами Ethernet и данными приложения.

Микропроцессорные блоки Atmel SAM9, такие как SAM9G45, являются экономичными решениями для реализации промышленных протоколов Ethernet, например Ethernet/IP, в которых требуется расширенный объем флеш-памяти и более высокая скорость работы. Эти устройства обеспечивают следующие преимущества:


  • Процессорное ядро ARM926EJ с тактовой частотой 400 МГц и размером кэш-памяти инструкций и данных 32 КБ уменьшает время выполнения операций.
  • Детерминированное время выполнения операций и использование интерфейса сильносвязанной памяти (TCM) позволяет на частоте 400 МГц осуществлять доступ к внутренней памяти SRAM без задержек. Благодаря динамической конфигурации памяти SRAM в качестве сильносвязанной памяти TCM, кадры Ethernet анализируются с максимальной скоростью без копирования в кэш-память.

Продукты Atmel

 ТипТопологияМикроконтроллерОсновное преимущество
Промышленные решения EthernetProfinet RTОдин порт RJ45, МК с интегрированным устройством EMACSAM9G45Контроллер EMAC с улучшенным прямым доступом к памяти, ядро ARM926 с частотой 400 МГц и интерфейсом TCM
Ethernet/IPSAM9G20Контроллер EMAC с улучшенным прямым доступом к памяти, ядро ARM926 с частотой 400 МГц
ModbusTCP/PowerlinkРешения на базе ARM:
– SAM7X
– SAM3X
– SAM9XE
SAM9G20
Контроллер EMAC с улучшенным прямым доступом к памяти, встроенная флеш-память 512 КБ
Profinet IRT и EthercatМикроконтроллер + внешняя специализированная или программируемая ИСSAM9G45Сдвоенный EBI

В системах управления перемещением важны аспекты синхронизма и минимального времени ожидания. Такие протоколы, как Profinet IRT или Ethercat, отвечают этим требованиям и подходят для систем с циклами ПЛК менее миллисекунды. В этих приложениях обязательно нужно использовать специализированные или программируемые ИС. Микросхемы Atmel SAM9G45 со сдвоенным интерфейсом EBI позволяют проектировщикам интегрировать модуль связи промышленного Ethernet с минимальным влиянием на производительность системы. Обмен данными со специализированной или программируемой ИС может осуществляться посредством блока DMA, параллельно с доступом к внешней памяти RAM.

Семейства продуктов

Беспроводная связь

Беспроводная связь в системах промышленной автоматики набирает популярность, упрощая процесс установки и подключения мобильного и труднодоступного оборудования.

Модули ввода/вывода для связи по ЛЭП или цифровой связи, используемые в промышленных системах управления, отвечают стандартам Bluetooth и IEEE802.11 для беспроводных локальных сетей (WLAN). Микропроцессоры и 32-разрядные микроконтроллеры Atmel обладают встроенным мультимедийным интерфейсом карты, который обеспечивает подключение к модулям безопасного цифрового ввода/вывода (SDIO) WLAN и Bluetooth.

К промышленным датчикам и рабочим элементам предъявляются высокие требования относительно энергопотребления, габаритов и стоимости внедрения. Для таких приложений лучше всего подходит технология IEEE802.15.4, например Zigbee или Wireless-HART. Компания Atmel предлагает готовые решения для беспроводных приложений на базе наших микроконтроллеров и РЧ-приемопередатчиков с низким энергопотреблением. Преимущества этих решений:

  • Великолепные радиочастотные характеристики обеспечивают расширенный радиус действия и более надежный канал связи
  • Лучшие в классе показатели энергопотребления
  • Минимальная стоимость системы

Продукты Atmel

 ТипТопологияМикроконтроллерОсновное преимущество
Беспроводная
связь
На базе WLANМикроконтроллер +
модуль Wi-Fi через SDIO
AVR UC3 – Серия A

Решения на базе ARM:
SAM3U
SAM9G20
Периферийная SD-карта
На базе BluetoothМикроконтроллер +
модуль Bluetooth через SDIO
SAM9G20Периферийная SD-карта
На базе IEE802.25.4
(проприетарная технология W-HART)
Одночиповые решенияATmega128RFA1AVR с РЧ-приемопередатчиком
Микроконтроллер +
РЧ-приемопередатчик
AVR XMEGA
AVR UC3
SAM3 Приемопередатчики
Низкая потребляемая мощность РЧ, до 512 КБ флеш-памяти, до 64 КБ памяти SRAM

Подробнее о решениях Atmel: указания по применению, устройства, инструменты и программное обеспечение