Microsemi DG0440 Mlaku Desain Referensi Modbus TCP ing Piranti SmartFusion2
Kantor Pusat Perusahaan Microsemi
One Enterprise, Aliso Viejo,
CA 92656 AS
Ing AS: +1 800-713-4113
Ing njaba AS: +1 949-380-6100
Fax: +1 949-215-4996
Email: sales.support@microsemi.com
www.microsemi.com
© 2017 Microsemi Corporation. Kabeh hak dilindhungi undhang-undhang. Microsemi lan logo Microsemi minangka merek dagang Microsemi Corporation. Kabeh merek dagang lan merek layanan liyane minangka properti saka sing nduweni
Microsemi ora menehi garansi, perwakilan, utawa jaminan babagan informasi sing ana ing kene utawa kesesuaian produk lan layanan kanggo tujuan tartamtu, uga Microsemi ora nanggung tanggung jawab apa wae sing muncul saka aplikasi utawa panggunaan produk utawa sirkuit apa wae. Produk sing didol ing ngisor iki lan produk liyane sing didol dening Microsemi wis diuji kanthi winates lan ora bisa digunakake bebarengan karo peralatan utawa aplikasi sing penting banget. Sembarang spesifikasi kinerja dipercaya bisa dipercaya nanging ora diverifikasi, lan Panuku kudu nindakake lan ngrampungake kabeh kinerja lan pangujian produk liyane, piyambak lan bebarengan karo, utawa dipasang ing, produk pungkasan. Panuku ora bakal ngandelake data lan spesifikasi kinerja utawa paramèter sing diwenehake dening Microsemi. Tanggung jawab Panuku kanggo nemtokake kesesuaian produk lan nyoba lan verifikasi sing padha. Informasi sing diwenehake dening Microsemi ing ngisor iki diwenehake "kaya, ing ngendi" lan kabeh kesalahane, lan kabeh risiko sing ana gandhengane karo informasi kasebut tanggung jawab kanggo Pembeli. Microsemi ora menehi, kanthi tegas utawa implisit, marang pihak apa wae hak paten, lisensi, utawa hak IP liyane, apa sing ana gandhengane karo informasi kasebut dhewe utawa apa wae sing diterangake dening informasi kasebut. Informasi sing disedhiyakake ing dokumen iki minangka kepemilikan Microsemi, lan Microsemi nduweni hak kanggo ngganti informasi ing dokumen iki utawa produk lan layanan apa wae tanpa kabar.
Babagan Microsemi
Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) nawakake portofolio komprehensif semikonduktor lan solusi sistem kanggo aerospace & pertahanan, komunikasi, pusat data lan pasar industri. Produk kalebu sirkuit terpadu sinyal campuran analog kinerja dhuwur lan radiasi, FPGA, SoC lan ASIC; produk manajemen daya; piranti wektu lan sinkronisasi lan solusi wektu sing tepat, nyetel standar wektu ing donya; piranti pangolahan swara; solusi RF; komponen diskrèt; panyimpenan perusahaan lan solusi komunikasi, teknologi keamanan lan keukur anti-tamper produk; solusi Ethernet; Power-over-Ethernet ICs lan midspans; uga kemampuan lan layanan desain khusus. Microsemi kantor pusat ing Aliso Viejo, California, lan duwe udakara 4,800 karyawan ing saindenging jagad. Sinau luwih lengkap ing www.microsemi.com.
Riwayat Revisi
Riwayat revisi nggambarake owah-owahan sing ditindakake ing dokumen kasebut. Owah-owahan kasebut didhaptar kanthi revisi, diwiwiti saka publikasi paling anyar.
Revisi 7.0
Dianyari document kanggo release lunak Libero v11.8.
Revisi 6.0
Owah-owahan ing ngisor iki ditindakake ing revisi 6.0 dokumen iki.
- Persyaratan desain Libero SoC, FlashPro, lan SoftConsole dianyari ing Persyaratan Desain, kaca 5.
- Saindhenging pandhuan kasebut, jeneng proyek SoftConsole sing digunakake ing desain demo lan kabeh tokoh sing ana gandhengane dianyari.
Revisi 5.0
Dianyari document kanggo release lunak Libero v11.7 (SAR 76559).
Revisi 4.0
Dianyari document kanggo release lunak Libero v11.6 (SAR 72924).
Revisi 3.0
Dianyari document kanggo release lunak Libero v11.5 (SAR 63972).
Revisi 2.0
Dianyari document kanggo release lunak Libero v11.3 (SAR 56538).
Revisi 1.0
Dianyari document kanggo release lunak Libero v11.2 (SAR 53221).
Mlaku Desain Referensi Modbus TCP ing Piranti SmartFusion2 Nggunakake IwIP lan FreeRTOS
Pambuka
Microsemi nawakake desain referensi kanggo piranti SmartFusion®2 SoC FPGA sing nduduhake
tri-kacepetan ethernet medium akses controller (TSEMAC) fitur saka SmartFusion2 SoC FPGA lan ngleksanakake protokol Modbus. Desain referensi lumaku ing UG0557: SmartFusion2 SoC FPGA Advanced Development Kit User Guide. Pandhuan demo iki nerangake.
- Panggunaan SmartFusion2 TSEMAC disambungake menyang serial gigabit media antarmuka independen (SGMII) PHY.
- Integrasi driver SmartFusion2 MAC karo protokol kontrol transmisi IP (IwIP) entheng (TCP) utawa tumpukan IP lan sistem operasi wektu nyata gratis (RTOS).
- Lapisan aplikasi kanthi protokol otomatisasi industri, Modbus ing TCP utawa IP.
- Carane mbukak desain referensi
Subsistem mikrokontroler (MSS) saka SmartFusion2 SoC FPGA nduweni conto periferal TSEMAC. TSEMAC bisa dikonfigurasi ing antarane prosesor host lan jaringan Ethernet kanthi tarif transfer data ing ngisor iki (kacepetan baris):
- 10 Mbps
- 100 Mbps
- 1000 Mbps
Kanggo informasi luwih lengkap babagan antarmuka TSEMAC kanggo piranti SmartFusion2, waca UG0331: SmartFusion2 Microcontroller Subsystem Guide.
Nggunakake Protokol Modbus
Modbus iku sawijining protokol olahpesen lapisan aplikasi saiki ing tingkat pitu saka
model open system interconnection (OSI). Iki ngidini komunikasi klien utawa server antarane piranti sing disambungake ing macem-macem jinis bus utawa jaringan. Iku protokol layanan sing nawakake akeh layanan sing ditemtokake dening kode fungsi. Kode fungsi Modbus minangka unsur panyuwunan Modbus utawa unit data protokol balesan. Komponen saka protokol Modbus kalebu:
- TCP utawa IP liwat Ethernet
- Transmisi serial asinkron liwat macem-macem media
- Kawat:
- EIA/TIA-232-E
- EIA-422
- Serat EIA/TIA-485-A
- Radio
- Modbus PLUS, jaringan passing token kacepetan dhuwur
Gambar ing ngisor iki nggambarake tumpukan komunikasi Modbus kanggo macem-macem jaringan komunikasi.
Figure 1 • Modbus Komunikasi Stack
Nggunakake Protokol Modbus ing Piranti SmartFusion2
Server TCP Modbus nganggo SmartFusion2 Advanced Development Kit lan nanggapi klien Modbus TCP sing mlaku ing PC inang. Tokoh ing ngisor iki nuduhake diagram pemblokiran saka server Modbus TCP lan aplikasi ing piranti SmartFusion2.
Gambar 2 • Diagram Blok saka Modbus TCP Server lan Aplikasi ing SmartFusion2
| 0RGEXV 7&3 $SSOLFDWLRQ | 0RGEXV 7&3 6HUYHU |
| ,Z,3 7&3 RU,3 6WDFN | |
| )UHH5726 | )LUPZDUH |
| 6PDUW)XVLRQ2 $GYDQFHG 'HYHORSPHQW .LW (+:) | |
Requirements Desain
Tabel ing ngisor iki nampilake syarat desain hardware lan piranti lunak.
Tabel 1 • Referensi Requirements Design lan Details
Requirements Design: Description
Hardware
- SmartFusion2 Advanced Development Kit
- Kabel USB A nganti mini-B
- 12 V adaptor
Rev A utawa mengko - Kabel Ethernet RJ45
- Salah siji saka program emulasi terminal serial ing ngisor iki:
- HyperTerminal
-Term
– PUTIH - Host PC utawa Laptop Sistem Operasi Windows 64-bit
Piranti lunak
- Libero® System-on-Chip (SoC) v11.8
- SoftConsole v4.0
- Piranti lunak pemrograman FlashPro v11.8
- USB kanggo driver UART -
- Pembalap MSS Ethernet MAC v3.1.100
- Program emulasi terminal serial HyperTerminal, TeraTerm, utawa PuTTY
- Browser Mozilla Firefox utawa Internet Explorer
Desain Demo
Bagean ing ngisor iki nggambarake desain demo desain referensi Modbus TCP ing piranti SmartFusion2 nggunakake IwIP lan FreeRTOS.
Desain demo files kasedhiya kanggo diundhuh ing:
http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0440_liberov11p8_df
Desain demo files kalebu:
- Libero
- Pemrograman files
- HostTool
- Wacanen aku
Gambar ing ngisor iki nuduhake struktur tingkat paling dhuwur saka desain files. Kanggo informasi luwih lengkap, ndeleng Readme.txt file.
Gambar 3 • Desain Demo Files Struktur Top-Level
Fitur Desain Demo
Desain referensi kalebu:
- Rampungake proyek Libero SoC Verilog
- Proyek firmware SoftConsole
Desain referensi bisa ndhukung kode fungsi Modbus ing ngisor iki gumantung saka setelan tumpukan komunikasi Modbus gratis:
- Waca register input (kode fungsi 0×04)
- Waca registri sing ditahan (kode fungsi 0×03)
- Tulis register tunggal (kode fungsi 0×06)
- Tulis sawetara register (kode fungsi 0×10)
- Maca utawa Tulis sawetara register (kode fungsi 0×17)
- Waca gulungan (kode fungsi 0×01)
- Tulis kumparan tunggal (kode fungsi 0×05)
- Tulis sawetara gulungan (kode fungsi 0 × 0F)
- Maca input diskrèt (kode fungsi (0×02)
Desain referensi ndhukung kode fungsi Modbus ing ngisor iki kanggo kabeh setelan tumpukan komunikasi Modbus gratis:
- Waca register input (kode fungsi 0×04)
- Maca input diskrèt (kode fungsi (0×02)
- Tulis sawetara gulungan (kode fungsi 0 × 0F)
- Waca registri sing ditahan (kode fungsi 0×03)
Deskripsi Desain Demo
Desain dileksanakake nggunakake antarmuka SGMII PHY dening configuring TEMAC kanggo operasi antarmuka sepuluh-dicokot (TBI). Kanggo informasi luwih lengkap babagan antarmuka TSEMAC TBI, pirsani UG0331: SmartFusion2 Microcontroller Subsystem Guide User.
Proyek Perangkat Keras Libero SoC
Tokoh ing ngisor iki nuduhake implementasine desain hardware ing ngendi perangkat kukuh budak desain referensi mlaku.
Gambar 4 • Libero SoC Top-Level Desain Hardware
Proyek hardware Libero SoC nggunakake sumber daya lan IP SmartFusion2 MSS ing ngisor iki:
- Antarmuka TSEMAC TBI
- MMUART_0 kanggo komunikasi RS-232 ing SmartFusion2 Advanced Development Kit
- Pad input khusus 0 minangka sumber jam
- Input lan output tujuan umum (GPIO) sing antarmuka ing ngisor iki:
- Light emitting diode (LED): 4 nomer
- Push-tombol: 4 nomer
- Paket dual in-line (DIP) switch: 4 angka
- Sumber daya papan ing ngisor iki digandhengake karo perintah Modbus:
- LED (kumparan)
- DIP switch (input diskrit)
- Tombol tekan (input diskrit)
- Jam wektu nyata (RTC) (register input)
- Dhuwur-kacepetan antarmuka serial (SERDESIF) SERDES_IF IP, diatur kanggo SERDESIF_3 EPCS lane 3, ndeleng tokoh ing ngisor iki. Kanggo mangerteni sing luwih lengkap babagan antarmuka serial-kacepetan dhuwur, ndeleng UG0447- SmartFusion2 lan IGLOO2 FPGA High Speed Serial Interfaces Guide.
Tokoh ing ngisor iki nuduhake jendhela High Speed Serial Interface Configurator.
Figure 5 • High Speed Serial Interface Configurator Window
Paket Pin Assignments
Tugas pin paket kanggo LED, switch DIP, switch tombol push, lan sinyal antarmuka PHY ditampilake ing tabel ing ngisor iki liwat Tabel 5, kaca 9.
Tabel 2 • LED kanggo Paket Pins Assignments
- Pin Paket Output
- LED_1 D26
- LED_2 F26
- LED_3 A27
- LED_4 C26
Tabel 3 • DIP Ngalih menyang Paket Pins Assignments
- Pin Paket Output
- DIP1 F25
- DIP2 G25
- DIP3 J23
- DIP4 J22
Tabel 4 • Push Button Ngalih menyang Paket Pins Assignments
- Pin Paket Output
- NGALIH 1 J25
- NGALIH2 H25
- NGALIH 3 J24
- NGALIH4 H23
Tabel 5 • PHY Interface Sinyal kanggo Paket Pins Assignments
- Pin Arah Jeneng Port
- Output PHY_MDC F3
- PHY_MDIO Input K7
- Output PHY_RST F2
Proyek Firmware SoftConsole
Nyeluk proyek SoftConsole nggunakake IDE SoftConsole mandiri. Versi tumpukan ing ngisor iki digunakake kanggo desain referensi:
- lwIP TCP utawa IP tumpukan versi 1.3.2
- Modbus TCP server versi 1.5 (www.freemodbus.org) kanthi tambahan kanggo dhukungan kode fungsi lengkap minangka server Modbus TCP
- FreeRTOS (www.freeertos.org)
Tokoh ing ngisor iki nuduhake struktur direktori tumpukan lunak SoftConsole saka desain kasebut.
Gambar 6 • SoftConsole Project Explorer Window
Ruang kerja SoftConsole kasusun saka proyek, Modbus_TCP_App sing nduweni aplikasi Modbus TCP (sing nggunakake lwIP lan FreeRTOS) lan kabeh lapisan abstraksi perangkat kukuh lan hardware sing cocog karo desain hardware.
Tokoh ing ngisor iki nuduhake versi driver sing digunakake kanggo demo.
Gambar 7 • Versi Driver Desain Demo
Nyetel Desain Demo
Langkah-langkah ing ngisor iki njlèntrèhaké cara nyiyapake demo kanggo papan SmartFusion2 Advanced Development Kit:
- Sambungake PC inang menyang konektor J33 nggunakake USB A kanggo kabel mini-B. USB kanggo universal asynchronous receiver/transmitter (UART) driver jembatan otomatis dideteksi.
- Saka papat port komunikasi (COM) sing dideteksi, klik-tengen ing salah sawijining port COM banjur pilih Properties. Jendhela properti port COM sing dipilih ditampilake, kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
- Priksa manawa sampeyan duwe Lokasi kaya ing USB FP5 Serial Converter C ing jendela Properties kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Cathetan: Cathetan nomer port COM kanggo konfigurasi port serial lan priksa manawa lokasi port COM ditemtokake kaya ing USB FP5 Serial Converter C.
Gambar 8 • Jendhela Manager Piranti
- Instal driver USB yen driver USB ora dideteksi kanthi otomatis.
- Instal driver FTDI D2XX kanggo komunikasi terminal serial liwat kabel USB mini FTDI. Download driver lan pandhuan instalasi saka:
www.microsemi.com/soc/documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip - Sambungake jumper ing papan SmartFusion2 Advanced Development Kit minangka ditampilake ing tabel ing ngisor iki. Kanggo informasi babagan lokasi jumper, deleng Lampiran: Lokasi Jumper, kaca 19.
AWAS: Ngalih OFF saklar sumber daya, SW7, sadurunge nggawe sambungan jumper.
Tabel 6 • SmartFusion2 Advanced Development Kit Jumper Setelan
- Jumper Pin Saka Pin Kanggo Komentar
- J116, J353, J354, J54 1 2 Iki minangka setelan jumper gawan saka papan Advanced Development Kit. Mesthekake yen jumpers
- J123 2 3 disetel miturut.
- J124, J121, J32 1 2 JTAG Pemrograman liwat FTDI
- Sambungake sumber daya menyang konektor J42 ing papan SmartFusion2 Advanced Development Kit.
- Desain iki example bisa mbukak ing loro IP statis lan mode IP dinamis. Kanthi gawan, pemrograman files kasedhiya kanggo mode IP dinamis.
- Kanggo IP statis, sambungake PC inang menyang konektor J21 saka
Papan SmartFusion2 Advanced Development Kit nggunakake kabel RJ45. - Kanggo IP dinamis, sambungake salah siji saka port jaringan sing mbukak menyang konektor J21 saka papan SmartFusion2 Advanced Development Kit nggunakake kabel RJ45.
- Kanggo IP statis, sambungake PC inang menyang konektor J21 saka
Gambar Papan Setup
Gambar saka papan SmartFusion2 Advanced Development Kit kanthi kabeh sambungan persiyapan diwenehi ing Apendiks: Persiyapan Papan kanggo Nggawe Desain Referensi Modbus TCP, kaca 18.
Nglakokake Desain Demo
Langkah-langkah ing ngisor iki nerangake carane mbukak desain demo:
- Ngundhuh desain file saka:
http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0440_liberov11p8_df - Ngalih ON saklar catu daya, SW7.
- Miwiti program emulasi terminal serial kayata:
- HyperTerminal
- PUTIH
- TeraTerm
Cathetan: Ing demo iki HyperTerminal digunakake.
Konfigurasi kanggo program yaiku: - Baud Rate: 115200
- 8 bit data
- 1 Mungkasi
- Ora paritas
- Ora ana kontrol aliran
Kanggo informasi babagan konfigurasi program emulasi terminal serial, ndeleng Konfigurasi Program Emulation Terminal Serial.
- Bukak piranti lunak FlashPro.
- Klik New Project.
- Ing jendhela Proyek Anyar, ketik Jeneng Proyek, kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Gambar 9 • Proyek Anyar FlashPro
- Klik Telusur lan navigasi menyang lokasi sing pengin disimpen proyek.
- Pilih piranti tunggal minangka mode Pemrograman.
- Klik OK kanggo nyimpen proyek.
- Klik Configure Device.
- Klik Browse lan navigasi menyang lokasi ngendi Modbus_TCP_top.stp file dumunung lan pilih ing file. Lokasi standar yaiku:
(\SF2_Modbus_TCP_Ref_Design_DF\Programmingfile\Modbus_TCP_top.stp). Pemrograman sing dibutuhake file dipilih lan siap diprogram ing piranti kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Gambar 10 • Proyek FlashPro Dikonfigurasi
- Klik PROGRAM kanggo miwiti program piranti. Enteni nganti pesen ditampilake sing nuduhake yen program wis lulus. Tur iki mbutuhake piranti SmartFusion2 diprogram kanthi kode aplikasi kanggo ngaktifake aplikasi Modbus. Piranti SmartFusion2 wis diprogram karo Modbus_TCP_top.stp nggunakake piranti lunak FlashPro.
Gambar 11 • Program FlashPro Lulus
Cathetan: Kanggo mbukak desain ing mode IP statis, tututi langkah-langkah sing kasebut ing Lampiran: Nglakokake Desain ing Mode IP Statis, kaca 20. - Siklus daya papan Pangembangan Lanjut SmartFusion2.
Pesen sambutan kanthi alamat IP ditampilake ing jendela HyperTerminal, kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Gambar 12 • HyperTerminal karo Alamat IP
Bukak command prompt anyar ing PC host, pindhah menyang folder kasebut
(\SF2_Modbus_TCP_Ref_Design_DF\HostTool) ngendi
SmartFusion2_Modbus_TCP_Client.exe file saiki, ketik printah: SmartFusion2_Modbus_TCP_Client.exe minangka ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Figure 13 • Invoking Klien Modbus
Tokoh ing ngisor iki nuduhake fungsi Modbus TCP sing mlaku. Fungsi kasebut yaiku:
- Maca input diskrèt (kode fungsi 02)
- Maca registri nyekel (kode fungsi 03)
- Waca register input (kode fungsi 04)
- Tulis sawetara gulungan (kode fungsi 15)
Gambar 14 • Demonstrasi Kode Fungsional Modbus
Waca Running Modbus Functions, kaca 17 kanggo informasi luwih lengkap babagan fungsi Modbus sing dituduhake ing desain referensi.
- Sawise mbukak demo, nutup HyperTerminal.
Mlaku Fungsi Modbus
Bagean iki nggambarake fungsi Modbus sing dituduhake ing desain referensi.
Maca Input Diskrit (kode fungsi 02)
GPIOs disambungake menyang 4 DIP ngalih lan 4 push-tombol ngalih. Ngalih ON lan OFF ngalih DIP lan push-tombol ngalih ing SmartFusion2 Advanced Development Kit. Maca kode fungsi input diskrèt nampilake status switch kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Gambar 15 • Maca Input Diskrit
Waca Register Holding (kode fungsi 03)
Tokoh ing ngisor iki nuduhake data buffer global sing ditetepake ing perangkat kukuh.
Gambar 16 • Waca Register Holding
Waca Register Input (kode fungsi 04)
Tokoh ing ngisor iki nuduhake jumlah detik sing diétung real-time counter (RTC).
Gambar 17 • Waca Register Input
Tulis Multiple Coils (kode fungsi 0×0F)
Tokoh ing ngisor iki nuduhake Tulis Multiple Coils ndhaftar data kanggo toggling LED disambungake menyang GPIOs.
Figure 18 • Tulis Multiple Coils
Lampiran: Papan Setup kanggo Running Modbus TCP Reference Design
Tokoh ing ngisor iki nuduhake persiyapan papan kanggo nglakokake desain referensi ing papan SmartFusion2 Advanced Development Kit.
Gambar 19 • SmartFusion2 Advanced Development Kit Papan Setup
Lampiran: Lokasi Jumper
Tokoh ing ngisor iki nuduhake lokasi jumper ing papan SmartFusion2 Advanced Development Kit.
Gambar 20 • SmartFusion2 Advanced Development Kit Silkscreen Top View
Cathetan: Jumper sing disorot abang disetel kanthi gawan. Jumper sing disorot warna ijo kudu disetel kanthi manual.
Cathetan: Lokasi jumper ing gambar sadurunge bisa digoleki.
Lampiran: Nggawe Desain ing Mode IP Statis
Langkah-langkah ing ngisor iki nerangake carane mbukak desain ing mode IP statis:
- Klik-tengen ing jendhela Project Explorer saka proyek SoftConsole lan pindhah menyang Properties kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki.
Gambar 21 • Jendela Project Explorer saka SoftConsole Project
- Copot simbol NET_USE_DHCP ing Tool Settings of the Properties for Modbus_TCP_App window. Tokoh ing ngisor iki nuduhake jendhela Properties for Modbus_TCP_App.
Gambar 22 • Project Explorer Properties Window
- Yen piranti disambungake ing mode IP statis, alamat IP statis Papan 169.254.1.23, banjur ngganti setelan Host TCP / IP kanggo nggambarake alamat IP. Waca gambar ing ngisor iki lan Gambar 24,
Gambar 23 • Host PC TCP/IP Settings
Gambar 24 • Setelan Alamat IP Statis
Cathetan: Nalika setelan iki diatur, ngumpulake desain, mbukak desain menyang memori Flash, lan mbukak desain nggunakake SoftConsole.
DG0440 Pandhuan Demo Révisi 7.0
Dokumen / Sumber Daya
 |
Microsemi DG0440 Mlaku Desain Referensi Modbus TCP ing Piranti SmartFusion2 [pdf] Pandhuan pangguna DG0440 Running Modbus TCP Reference Design ing SmartFusion2 Devices, DG0440, Running Modbus TCP Reference Design on SmartFusion2 Devices, Design on SmartFusion2 Devices |
