恩智浦 i.MX RT1180 跨界 MCU：打造可靠且可扩展的伺服控制新方案

在当今智能制造和工业以太网飞速发展的时代，传统控制器在实时性、集成度和安全性方面面临着巨大挑战。而恩智浦的 i.MX RT1180 跨界 MCU，正成为重塑工业自动化边界的关键力量。今天，我们将深入探讨基于 NXP 的 i.MX RT1180 微控制器，实现 EtherCAT 通信与高性能伺服控制的融合方案。

i.MX RT1180 作为一款跨界 MCU，集成了双核架构和 TSN 交换机，原生支持 EtherCAT 从站协议，为构建高响应、高可靠性的伺服控制系统提供了理想平台。随着工业自动化对设备性能要求的不断提高，这种融合方案的出现无疑为设备制造商带来了新的机遇。

EtherCAT 即以太网控制自动化技术，是由德国 Beckhoff 公司研发的一种开放架构、基于以太网的现场总线系统。它突破了传统以太网的局限，数据帧经过各节点时，节点能够高速动态读写数据并插入新数据，带宽利用率超过 90%。EtherCAT 几乎支持所有拓扑，具有周期时间短、同步精度高的特点，从站处理器无需处理以太网封包，所有程序资料由从站控制器硬件处理，能满足工业自动化短数据更新时间、低通讯抖动和低成本硬件的要求，在机器控制、测量系统等领域得到了广泛应用。目前，i.MX RT1180 基于内置的 EtherCAT 从站控制器已经实现了 EtherCAT 的 EOE、COE、FOE 等功能。

那么，本次想要向大家介绍的就是基于单颗i.MX RT1180芯片的EtherCAT+伺服电机控制方案。该方案通过一台滑台丝杆的齿轮对接，对该方案的性能进行了展示。

参考方案框图如下，主站方面：我们选取了开源的SOEM作为主站，该方案能够适配市面上绝大部分带有EtherCAT功能的主站，其EtherCAT同步周期为250us。从站节点基于Cia402协议完成数据处理，该参考设计共有两个从站节点，每个节点控制两个电机，所有节点均运行在csp模式。另外，值得一提的是，单片i.MX RT1180最多可以支持四电机加现场总线方案，对于像灵巧手这类的应用场景，也是一个不错的选择哦!

该方案具有诸多优势。i.MX RT1180 内置 EtherCAT 从站控制器，相比于常规的外置控制器，拥有更高的 PDI 传输速度；方案集成度更高，更有利于减小 PCB 尺寸；相比传统的伺服方案，具有更高的性价比。

下面给出了具体从站节点的方案图，主要分为两个部分：

1. EtherCAT通讯总线部分，这部分负责收发来自主站的电机指令和反馈电机的实时状态，其实现由CM33核和片内EtherCAT从站控制器，以及外部phy芯片完成。Phy芯片通过RMII的接口方式与EtherCAT从站控制器相连，将RJ45接受到的模拟信号转为数字信号传给从站控制器，与CM33配合完成协议栈处理。

2.电机控制部分，该部分由CM7核完成，CM7核拥有更高的主频，更高的算力，因此将该核用于实时性要求更高的电机控制应用。

从站节点的整个工作流程：

1.ESC完成Master的发来的数据帧解析后，CM33核会读取ESC中解析完成的数据，进行基于Cia402的相关协议处理。

2.将处理完成的数据，通过双核通讯完成从CM33核将指令数据传输给CM7核。在OCRAM上开辟了128Byte（该内存大小由实际应用中需要传输的数据量决定）的共享内存用于双核之间的信息交互，该内存区域称为Share Memory。为了防止双核通讯过程中，出现共享内存访问冲突问题，需要利用MU来管理读写的时机。

3.接收到远端核发来的电机指令后，下发给电机执行相关指令，其中，是CM7核完成电机位置闭环控制。

本篇主要是对用 i.MX RT1180 实现 EtherCAT + 伺服控制进行了基本概览，下一篇我们将对该方案进行进一步详细的介绍，以及分享详细的参数。相信随着对这一方案的深入研究和应用，i.MX RT1180 将在下一代伺服控制系统中发挥更加重要的作用，推动工业自动化迈向新的高度。