Kommunikation in Echtzeit

MPUs mit TSN-kompatiblen 3-Port-Gigabit-Ethernet-Switch

9. August 2022, 8:42 Uhr | Iris Stroh

RZ/N2L-MPUs für Industrial Ethernet von Renesas vereinfachen die Implementierung von Netzwerkfunktionen in Industrieanwendungen

Renesas Electronics stellt die neuen RZ/N2L-MPUs für die Industrial-Ethernet-Kommunikation vor. Der RZ/N2L entspricht vielen Industriestandardspezifikationen und -protokollen, um die Entwicklung von Automatisierungsanwendungen mit Echtzeitfunktionen zu erleichtern.

Die neuen Produkte von Renesas Electronics unterstützen den Trend zum TSN-Ethernet-Standard (Time-Sensitive Networking), der eine interoperable Kommunikation in Echtzeit gewährleistet. Ausgestattet mit einem integrierten TSN-konformen 3-Port-Gigabit-Ethernet-Switch und einem EtherCAT-Slave-Controller unterstützen die neuen Bausteine auch alle wichtigen industriellen Netzwerkkommunikationsprotokolle, wie EtherCAT, PROFINET RT, EtherNet/IP und OPC UA sowie das neue PROFINET IRT.

Durch den Einsatz des RZ/N2L als Zusatzchip zur Host-CPU können Kunden ihre Anwendungen ohne größere Änderungen an der internen Konfiguration um Industrial-Ethernet-Funktionen erweitern. Dies ermöglicht die Entwicklung von Industrieanwendungen, die eine schnelle und präzise synchronisierte Steuerung für die Fabrikautomation nutzen.

Optimiert als dedizierter Netzwerk-Zusatzchip

Der RZ/N2L verfügt über parallele und serielle Host-Schnittstellen, die mit der Host-CPU für externe Anwendungen verbunden sind. Dies ermöglicht eine direkte, hoch performante Verbindung zwischen dem RZ/N2L und der CPU. Darüber hinaus kann die externe CPU direkt auf Kommunikationsdaten zugreifen, die im Systemspeicher des RZ/N2L liegen. Da der RZ/N2L die Netzwerkverarbeitung unabhängig von der externen CPU durchführen kann, lässt sich Industrial Ethernet in Systeme integrieren, ohne dass größere Änderungen an der bestehenden Anwendungssoftware erforderlich sind.

Remote I/O, Sensor Hub, Wechselrichter und Gateway auf einem einzigen Chip

Der RZ/N2L basiert auf dem Cortex-R52 mit einer maximalen Betriebsfrequenz von 400 MHz. Er verfügt über einen ECC-geschützten RAM mit großer Kapazität und Peripheriefunktionen wie eine Delta-Sigma-Schnittstelle, einen A/D-Wandler und einen PWM-Timer. Damit lässt sich der RZ/N2L als eigenständiger Baustein zur Entwicklung von Anwendungen wie Remote I/O, Sensor-Hubs und Invertern einsetzen. Dank der UART- und CAN-Funktionen eignet sich der RZ/N2L als Gateway für die Konvertierung von einem auf RS485- oder CAN-basierenden Feldbus zu Industrial Ethernet.

Unterstützung funktionaler Sicherheit

Der RZ/N2L lässt sich auch als MPU einsetzen, die funktionale Sicherheit unterstützt. Die funktionalen Sicherheitslösungen von Renesas, wie z. B. die Selbstdiagnose-Software für den RZ/N2L, die Software für die funktionale Sicherheitsplattform, die demnächst von Renesas angeboten wird, und sichere Netzwerkkommunikation können den Zeit- und Arbeitsaufwand für die Entwicklung reduzieren. Renesas plant die Markteinführung einer funktionalen Sicherheitslösung für den RZ/N2L im Jahr 2023.

Winning Combinations mit RZ/N2L

Renesas hat zwei neue Winning Combinations mit funktionellen PoC-Boards (Proof of Concept) unter Verwendung des RZ/N2L entwickelt. Diese Lösungen nutzen komplementäre Renesas-Bausteine, die nahtlos zusammenarbeiten. Die Gigabit Industrial Ethernet SOM Solution nutzt Power-Management-ICs, Optokoppler, EEPROM und andere Mixed-Signal-Bausteine von Renesas, um ein konfigurierbares industrielles Ethernet in SOM + Carrier-Board-Architektur bereitzustellen. Diese Lösung verfügt über zwei Gbit-Ethernet-Schnittstellen sowie PMOD- und Arduino-Schnittstellen zum Aufbau eines Systems mit verschiedener Peripherie. Sie verwendet außerdem eine einzige konfigurierbare Versorgungsspannung, um verschiedene RZ MPUs zu unterstützen. Die 220-V-AC-Servolösung integriert Motorsteuerung und EtherCAT, um eine Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisions-Motorsteuerung über zeitkritische industrielle Ethernet-Kommunikation zu ermöglichen. Sie umfasst einen physikalisch isolierten Motordrehgeber, einen Leistungsantrieb und Systemsteuerungsblöcke mit einem hohen Grad an Interkonnektivität.

Renesas bietet diese Lösungen zusammen mit Referenzschaltungen, Gerber- und Beispielprogrammcode an, um die Produktentwicklung zu beschleunigen. Die Winning Combinations von Renesas bestehen aus einer technisch bewährten Systemarchitektur aus miteinander kompatiblen Bausteinen, die nahtlos zusammenarbeiten, um ein optimiertes, risikominimiertes Design für eine schnellere Markteinführung zu ermöglichen.

Verfügbarkeit

Die RZ/N2L-MPUs sind ab sofort verfügbar. Das Renesas Starter Kit+ für RZ/N2L, das sich für die erste Evaluierung von Anwendungen eignet, ist ebenfalls ab sofort erhältlich.