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networX on chip

Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH Rheinstraße 15, D-65795 Hattersheim, Tel.: +49 (0) 6190 9907-0, Fax: +49 (0) 6190 9907-50, [email protected], www.hilscher.com

Feldbusse und

Real-Time-Ethernet on chip

Daten die

überzeugen

Der netX ist ein hochintegrierter Netzwerk Control-ler mit einer neuen, auf Kommunikation und maxi-malen Datendurchsatz optimierten, Systemarchi-tektur.

Basierend auf der mit 200 MHz getakteten 32-BitCPU ARM 926EJ-S verfügt er über MemoryManagement Unit, Chaches, DSP- und Java Er-weiterungen. Der interne Speicher von 144 KByteRAM und 32 KByte ROM, der den Bootloader undeinen Real-Time-Kernel enthält, ist für kleinereApplikationen ausreichend, während für WindowsCE und Linux über den 32-Bit Memory-Controllerder Speicher extern mit SDRAM, SRAM oderFLASH erweitert wird. Die Anbindung an einenübergeordneten Host erfolgt über das Dual-Port-Memory Interface, welches für ‘stand-alone’- Appli-kationen auch als 16-Bit Erweiterungsbus konfigu-rierbar ist. Umfangreiche Peripheriefunktionen,serielle Schnittstellen wie UART, USB, SPI, I2C,sowie der integrierte Grafik-Controller erlauben eingroßes Spektrum an Einsatzmöglichkeiten. Jedocherst der zentrale Daten-Switch und die vier freikonfigurierbaren Kommunikationskanäle mit ihrereigenen Intelligenz sind das Alleinstellungsmerk-mal des netX als ‘high end’ Netzwerk Controller.

Der Daten Switch verbindet über fünf Datenpfadedie ARM CPU und die Kommunikations-, Grafik-und Host-Controller mit dem Speicher oder den Peripherieeinheiten. Dadurch übertragen die

Controller ihre Daten parallel im Gegensatz zu traditionellen, sequentiellen Architekturen mit nureinem gemeinsamen Datenbus und zusätzlichenBuszuteilungszyklen.

Die Controller der vier Kommunikationskanälesind zweistufig aufgebaut und untereinander identisch. Sie bestehen aus dedizierten ALUs undspeziellen Logikeinheiten, die über Microcode ihrejeweilige Protokollfunktion zugewiesen bekom-men. Für Ethernet enthalten zwei Kanäle zusätz-lich einen integrierten PHY.

Der Medium-Access-Controller xMAC sendet bzw.empfängt Daten gemäß dem jeweiligen Bus-zugriffsverfahren und kodiert bzw. konvertiertdiese in eine Byte-Darstellung.

Der Protocol-Execution-Controller xPEC fasstdiese zu Datenpaketen zusammen und steuertden Telegrammverkehr. Diese werden per DMAblockweise über den Speicher der ARM ausge-tauscht. Alternativ steht jedem Kanal ein Dual-Port-Memory für Statusinformationen oder alslokales Datenabbild zur Verfügung.

Mit den intelligenten Kommunikations-ALUs reali-siert der netX die unterschiedlichsten Protokolleund Protokoll-Kombinationen und kann dieseunabhängig von den Reaktionszeiten der CPUsynchronisieren – ein absolutes Novum in derindustriellen Kommunikationstechnik.

netX 50 netX 100 netX 500

Rechnerkern

Prozessor ARM 926EJ-S, 200 MIPS, ARMv5TE-Befehlssatz mit DSP- und Java-Erweiterung X X X

Cache 16 KByte Befehle / 8 KByte Daten X X X

Tightly coupled memory 8 KByte Daten X X X

Memory Managment Unit Windows CE- und Linux-Support X X

Interner Speicher

RAM 144 KByte, davon 16 KByte mit externer Spannungsversorgung X X X

Boot ROM 32 KByte mit Bootloader und Real-Time-Kernel X X X

Ethernet-Interface

Ports 2 x 10BASE-T/100BASE-TX, Half-/Full-Duplex, IEEE 1588 Zeitstempel X X X

PHY Integriert, Auto-Negotiatio, Auto-Crossover X X X

Real-Time-Ethernet EtherCAT mit drei FMMUs und vier Sync-Manager X X X

Ethernet/IP X X X

Powerlink mit integriertem Hub X X X

PROFINET RT mit integriertem Switch X X X

SERCOS-III X X X

Feldbus-Interface

Kanäle Wird Ethernet nicht verwendet, sind zwei zusätzliche Feldbus-Interfaces verfügbar.

Die Systeme können beliebig kombiniert werden. Anzahl 1 2

Systeme AS-Interface, nur Master X X X

CANopen und DeviceNet X X X

InterBus, nur Master X X X

PROFIBUS, Master und Slave X X X

Peripherie

Farb-LCD-Controller Für TFT-Panels, Color-STN- und Mono-STN-Panels X

Auflösung 320 x 200 bis 640 x 480, Farbtiefe 1, 2, 4, 8, 16 Bit

Echtzeituhr Mit externer Spannungsversorgung X

IEEE 1588 Systemzeit 32 Bit Sekundenzähler, 32 Bit Nanosekundenzähler X X X

USB Revision 1.1, 12 MBaud Full-Speed, Host- oder Device-Mode X X X

UART 16550 kompatibel, max. 3 MBaud, RTS/CTS Unterstützung Anzahl 1 3 3

I2C X X X

SPI Master- und Slave-Mode, max. 10 MHz, 3 Chip-Select-Signale X X X

AD-Converter 2 x 4 Kanäle mit 1MS/s Sample&Hold und 10 Bit-Auflösung X X

Single ended, Common Analog Ground, externe Referenzspannung

PWM 0–20 kHz/12 Bit-Auflösung bzw. 0–80 kHz/10 Bit-Auflösung X X

Encoder 2 Kanäle, Impulsvervierfachung, digitales Eingangsfilter X X

Allgemeine EAs 3.3 V/6 mA Anzahl 8 16 16

Status LED Zweifarbig, 3.3 V/9 mA X X X

Speicher-Interface

Speicherbus 32 Bit-Datenbus / 24 Bit-Adressbus X X

Adressbereich 256 MByte SDRAM / 64 MByte FLASH X X

Speicherbausteine SDRAM, SRAM, FLASH X X

Host-Interface

Dual-port-Memory-Mode 8/16 Bit-Datenbus, 64 KByte konfigurierbar in 8 Blöcke, emuliert durch internes RAM X X X

Extension-Mode 8/16 Bit-Datenbus, 24 Bit-Adressbus, Bustiming einstellbar X X X

PIO-Mode Frei programmierbare Ein- und Ausgänge Anzahl 53 53 53

Debug-Interface

JTAG ARM-Prozessor und Boundary-Scan X X X

ETM Embedded Trace Macrocell, ETM9 V2 Medium Size X X

Betriebsbedingungen/Gehäuse/diverse Daten

Systemtakt 200 MHz ARM / 100 MHz Peripherie

Signalpegel 3.3 V

Spannungsversorgung 1.5 V für Core

3.3 V für Ein-/Ausgänge

Betriebstempertaur ohne Kühlkörper tbd –40..+70 °C –40..+70 °C

mit Kühlkörper 10°/W tbd –40..+85 °C –40..+85 °C

Leistungsaufnahme PHYs abgeschaltet typ. tbd 1.0 W 1.0 W

PHYs eingeschaltet typ. tbd 1.5 W 1.5 W

Gehäuse PBGA, 1 mm Raster Pins tbd 345 345

Maße mm tbd 22 x 22 22 x 22

Hinweis: Alle technischen Daten sind vorläufig und können ohne weitere Ankündigung geändert werden.

netX-Mappe-11-2006_DE-RZ.qxd 17.11.2006 16:47 Uhr Seite 1

networX on chip

The future of communication

Die Zukunft der Automatisierungstechnik liegt in der Individualität – in verteiltenSystemen mit lokaler Intelligenz, um genau zu sein. Die über einheitliche Kom-munikationsstrukturen miteinander verbundenen Systeme lösen Automatisie-rungsaufgaben völlig selbstständig. Hinzu kommt die Forderung nach einemdurchgängigen Datenzugriff von der Management- bis zur Feldebene. UnterEinsatz von IT-Technologien und Internet erfolgt dies weltweit bereits überoffene Schnittstellen mit Standardwerkzeugen. Zu nennen wären da Ethernetmit TCP/IP und der Internet Explorer.

Gleichzeitig wird sich die etablierte Feldbustechnik noch viele Jahre im Markterfolgreich behaupten.

Arbeitet die heutige Feldbustechnik mit Übertragungsraten von bis zu 12 MBaudund Datenmengen von nicht mehr als einigen hundert Bytes, erfolgt die Über-tragung bei Ethernet mit 100 MBaud und mit Übertragungsprotokollen wie FTPquasi ohne jede Einschränkung der Datenmenge. Verständlich, dass hier eine32 Bit-Technik notwendig wird.Trotz erhöhter Anforderungen an die Kommuni-kation gilt es gleichzeitig, die Kosten zu senken, um marktfähig zu bleiben. Diesist nur mit einer integrierten Lösung, einem „System on Chip“-Design, möglich.

Als führender Anbieter von Kommunikationstechnologie stellen wir uns diesenAnforderungen und präsentieren mit netX die nächste Generation hoch integrierter Netzwerk-Controller, basierend auf der 32 Bit CPU-Technologie von ARM:

� netX steht für eine Familie von Bausteinen, die das gesamte Spektrum an industrieller Kommunikation von der aktuellen Feldbustechnik bis zumReal-Time-Ethernet abdecken.

� netX ist die Migrationsstrategie von der Feldbus- zur Ethernet-basierten Kommunikation.

� netX bietet eine bisher nicht gekannte Flexibiltät durch Kombination der unterschiedlichsten Feldbus- und Ethernet-Kommunikation auf einem Chip.

� netX ist nicht nur die universelle Kommunikations-Platform für Barcode- undIdentifikationssysteme, intelligenten EAs, Low-Cost- Antrieben, SPSen oderMaschinenterminals – um nur einige Gerätebeispiele zu nennen – sondern derController für die gesamte Applikation.

� netX ist die offene Technologie, die unseren Kunden entscheidende Vorteilebringt und unsere Position als unabhängiger Kommunikationsspezialist lang-fristig absichert.

Wir freuen uns auf Ihre Anwendungen.

Mit besten Grüßen

Der netX bietet umfangreiche Peripheriefunktionen bei einer Rechenleistung von 200 MIPs, basierend auf der mittlerweile als

Industriestandard etablierten ARM-Architektur. Damit adressiert er kostensensitive Marktsegmente, bei denen neben der Kom-

munikation die gesamte Applikation auf dem netX ausgeführt wird. Der integrierte Multitasking-Kernel rcX, das Windows CE

Board Support Package und die Hitex Tool Chain for ARM ergänzen die dafür notwendige Infrastruktur.

Mit netX realisiert Hilscher die Vision, die etablierten Feldbusse und alle Real-Time-Ethernet-Systeme mit einem

Chip zu unterstützen. Nach fast vier Jahren und einem Entwicklungsaufwand von 35 Mannjahren ist diese Vision

Realität geworden.

Der netX bietet eine bisher nicht vorstellbare Flexibilität und Funktionsumfang im Bereich der industriellen

Kommunikationstechnik.

Tools und Boards

Ready to start

netX 100 Starterkit

Das netX 100 Starterkit ermöglicht eine Evaluierung des netX 100 und der Entwicklungswerkzeuge. Die Hitop IDE und derDebugger sind limitiert auf 60 KByte Code. Ein Upgrade auf die Vollversion ist bei Hitex erhältlich. Das Starter EvaluationBoard besitzt neben netX 100, 4 MByte Flash und 8 MByte SDRAM, JTAG, USB 1.1 Device, auch zwei Echtzeit-Ethernet-Schnittstellen, ein PROFIBUS und ein DeviceNet Interface. Es ist für Slave Anwendungen ausgelegt.

netX 100 Starter Board

Wenn es darum geht sich mit der Softwareentwicklung auf dem netX vertraut zu machen, ist das netX 100 Starter Board die preiswerteste Lösung. Mit 4 MByte Flash und 8 MByte SDRAM besitzt es auch für große Programme genügend Speicher.Zum Laden und Debuggen sind eine RS232C-, USB- und JTAG-Schnittstelle vorhanden. Zwei Ethernet-Ports, ein PROFIBUS- und ein DeviceNet Interface stehen für die Kommunikation zur Verfügung. Das Dual-Port-Memory, das auch als Extension Bus oder allgemeine EAs konfiguriert werden und ist auf einer Stiftleiste herausgeführt.

PC-Adapter für das netX 100 Starter Board

Eine der häufigsten Applikation ist die Ankopplung des netX an eine Host-CPU über das Dual-Port-Memory. Zur einfachenSoftwareentwicklung wird an Stelle der Host-CPU ein PC und das netX 100 Starter Board als Zielsystem verwendet. Dabeiwird das Dual-Port-Memory über einen als PC-Karte mit Flachbandkabel ausgebildeten Adapter angekoppelt.

netX 500 System Development Board

Das System Development Board ist die Basis für umfangreiche Hard- und Software-Entwicklungen rund um den netX. Ver-schiedene Speichertypen und Schnittstellen, Touch-LCD-Display, sowie Schalter und LEDs als digitale Ein- und Ausgängeerlauben es weitgehend, alle Funktionen in Betrieb zu nehmen und die auf Stiftleisten herausgeführten Signale zu messen.

netX 100 Network Evaluation Board

In Verbindung mit einem Protokollstack arbeitet das Network Evaluation Board als Master- oder Slave-Teilnehmer im Netzwerk. Es erlaubt den Datenaustausch über die Taster, LEDs und Performance-Messungen. Desweiteren dient es alsReferenz für die Zertifizierungen und als Schaltungsbeispiel für die Schnittstellen AS-Interface, CANopen, DeviceNet, Inter-Bus, PROFIBUS und die verschiedenen Real-Time-Ethernet-Systeme.

netX 500 HMI Evaluation Board

Dieses Board dient als Evaluierungs-Plattform des netX in Terminal-Applikationen unter den Betriebssystemen Windows CEoder Linux. Dazu sind neben einem Farbdisplay, Softkeys, LEDs, Ethernet- und PROFIBUS-Schnittstellen auch ein Steck-platz für Compact Flash Karten vorhanden. Für Erweiterungen und Anpassungen der Betriebssysteme stehen Board SupportPackages als separate Produkte zur Verfügung.

Windows CE Board Support Package

Für die Evaluation Boards steht ein kompiliertes Windows CE Image kostenlos zur Verfügung. Um eigene Images mit zusätz-lichen Treibern zu erstellen ist ein Board Support Package erforderlich. In diesem Board Support Package sind die WindowsCE Betriebssystem-Treiber als Source Code enthalten. Die Entwicklungsumgebung ist bei Microsoft erhältlich.

Linux Board Support Package

Für die Evaluation Boards steht ein kompiliertes Linux Image kostenlos im Internet zur Verfügung. Das Linux Board SupportPackage enthält die Sources, die Dokumentation und ein Konfigurationstool um die Bestandteile für das Target auszuwählen.Voraussetzung für das Konfigurationstool ist ein Linux Arbeitsplatz.

rcX Board Support Package

Der Real-Time-Kernel rcX ist speziell für die Verwendung im netX entwickelt worden und steht in seinem Umfang und seinerPerformance dedizierten Kernels in nichts nach. Mit einer Größe von 24 KByte ist er im ROM des netX enthalten und kannvom Anwender lizenzfrei genutzt werden.

Hans-Jürgen Hilscher