基板について

EtherCATマスタというと、なにか特殊なICが必要なのかと思うかもしれませんが、ハードウェア的には普通のEthernet基板で動いてくれます。

使用したIC
カテゴリ	IC名
MCU	STM32H743VGT6
EthernetPHY	DP83826E
PDController	CH224K

JLCPCBへの発注の流れ

JLCPCBのURL >>> https://jlcpcb.com/

発注の流れに関しては、弊部の先輩であるForestさんのQiita記事にて詳しく解説していますので、是非そちらをご覧ください。

https://qiita.com/Forest1717/items/ae2914ec7ff8c6206441

基板到着・ファームウェアの実装

届いた基板がこちらです。
MouserやDigikey,秋月等の電子パーツショップでは、取り扱いがなかったり、在庫切れ中だったりするパーツも割と手に入ったりするので、JLCPCBのPCBAssemblyサービスには本当に助かってます。(チップ部品の実装の手間も省ける！！！)

実装後
特に実装不良もなく正常に動いてくれました。PCBAssemblyが便利すぎて今後も使っていきたいと思いました。

ファームウェアに関しては、STM32CubeIDEを用いて開発しました。ここでは簡単に、使用した技術について紹介したいと思います。

今回は、雑にHALのEthernet送信・受信関数及び構造体を直接使いましたが、産業用Ethernetという特性上、FreeRTOSを用いてタスク管理したほうがいいのかなと思いました。(ロボコンの使い道なら多分要らない)

CubeIDEの自動生成ツールで楽に導入できるlwipの中にEtherType(UDP,TCPとか)などを自己定義できる構造体などが用意されてようなので、それを使っていけばきれいにかけそうです。


int EthWrPacket(uint8_t *pBuff, uint16_t Len)
{
	struct pbuf *p;
   p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT,Len,PBUF_RAM);
   p->tot_len = Len;
   p->len = Len;
   p->payload = pBuff;
   p->next = NULL;
   uint32_t i = 0U;
   struct pbuf *q;
   ETH_BufferTypeDef Txbuffer[ETH_TX_DESC_CNT] = {0};

   memset(Txbuffer, 0, ETH_TX_DESC_CNT * sizeof(ETH_BufferTypeDef));


   for (q = p; q != NULL; q = q->next)
   {

      Txbuffer[i].buffer = (uint8_t*)q->payload;
      Txbuffer[i].len = q->len;

      if (i > 0)
      {
         Txbuffer[i - 1].next = &Txbuffer[i];
      }

      if (q->next == NULL)
      {
         Txbuffer[i].next = NULL;
      }
      i++;
   }
   TxConfig.Length = p->tot_len;
   TxConfig.TxBuffer = Txbuffer;
   TxConfig.pData = p;

   SCB_CleanInvalidateDCache();
   HAL_ETH_Transmit(&heth, &TxConfig, p->tot_len);

   pbuf_free(p);
   HAL_Delay(1);
   return Len;
}

int EthRdPacket(uint8_t* pBuff)
{
   int Len;
   HAL_StatusTypeDef state;

   struct pbuf *p = NULL;
   state = HAL_ETH_ReadData(&heth, (void **)&p);

   Len = heth.RxDescList.RxDataLength;

   memcpy(pBuff,( uint8_t * )(p->payload),Len);

   pbuf_free(p);

   return Len;
}

ちなみに、EtherCatマスタの実装は、OpenEtherCATSocietyのSOEMを使わせて頂きました。

動作確認

Wiresharkというネットワークアナライザを用いてEtherCatマスタ基板から流れてくるパケットを監視してみました。
今回はデバッグのため、PCを接続しているのでEtherCATスレーブと通信している様子は確認できませんが、ハードウェア面では、しっかり動いてそう。

おわりに

今回は、JLCPCBでEtherCATマスタ基板を発注してみた所感について書いてみました。
リーズナブルにサクッとPCBAssemblyを試してみたい方にはとてもおすすめです。
初めてBlogを書いているので、読みにくい・分かりにくいところがあるかと思いますが、ご容赦ください。