スレーブ用システム設計ガイドアプライアンス社モータビジネスユニット 2012/2/15 Rev. 2 Page 1

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るるみみのしま
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1 スレーブ用システム設計ガイドアプライアンス社モータビジネスユニット 2012/2/15 Rev. 2 Page 1

2 変更履歴 Revision 日付変更内容 /2/2 初版 /2/15 P1 タイトルをファームウェア開発ガイド ( スレーブ用 ) から変更 P3 はじめにを追加 P5 明確化のためブロック図を修正 MNM1221ブロック図を削除 P7 XSYNC 出力タイミングを追加 P9 SH7065FをSH7216の例に変更 P10 XINTRXの接続を削除 P14 バス接続図を追加 P35 占有ブロック数の設定を追加文言等を小変更 2012/2/15 Rev. 2 Page 2

3 はじめに本書は汎用スレーブのシステム設計例について説明するものです ASIC MNM1221 のモード : 注 : 汎用スレーブで I/O を構成することも可能です 2012/2/15 Rev. 2 Page 3

4 システム構成 2012/2/15 Rev. 2 Page 4

5 RTEX 回路ブロック図 COM (green and red) 2 Out Port LINK (green) In Port RJ45 RJ45 PHY MII ASIC MNM bit or 8bit XSYNC CPU Input Capture Node Address (MAC-ID) BCD 2digits 25MHz ESD 対策 8 Reset 安全のため CPU 暴走時には PHY と ASIC をリセット Out Port In Port 2012/2/15 Rev. 2 Page 5

6 MNM1221 のタイミング信号スレーブでは XSYNC 信号は全スレーブ受信完了後の同一タイミングで出力されますこの信号に同期して制御処理を行うことで全スレーブの同時性を実現しますスレーブでは XTXTIM 入力は機能しません VCC に接続してください MNM1221 RUNNING 状態において全スレーブの受信完了後に負パルスを出力 (pulse width: 1.28us) XTXTIM XSYNC XINTRX 受信タイミングで負パルスを出力 (pulse width: 1.28us) 2012/2/15 Rev. 2 Page 6

7 XSYNC 出力タイミング全スレーブの XSYNC は同時に出力 Master Slave XINTRX Timing XSYNC Timing Time TX RX RX TX #1 RX TX #2 RX TX #3 RX TX #4 2012/2/15 Rev. 2 Page 7

8 通信異常への配慮ノイズ等により通信異常が生じると CRC 異常ばかりではなくその通信サイクルのフレーム送信が停止する場合もありますこの場合は受信できず MNM1221 から XSYNC と XINTRX パルスは出力されませんこのような状況でも問題が生じないシステムにする必要がありますマスタスレーブノイス異常内容によっては受信できない場合があります XSYNC もしくは XINTRX 通信周期 e.g. 0.5ms 抜けタイミングパルスは常に出力されるとは限らず抜ける場合もあります 2012/2/15 Rev. 2 Page 8

9 SH7216 (Renesas) との接続例 2012/2/15 Rev. 2 Page 9

10 タイミング信号の接続 ASIC MNM1221 通信周期 e.g. 0.5ms CPU SH7216 Timer XSYNC TIOCxA MTU2 Ch x キャプチャ入力 XINTRX XSYNC XSYNC を CPU CPU 内蔵タイマのキャプチャ入力端子に接続内蔵タイマのキャプチャ入力端子に接続 XSYNC XSYNC の立ち下りエッジでタイマをクリアし同時に割り込みを起動の立ち下りエッジでタイマをクリアし同時に割り込みを起動 2012/2/15 Rev. 2 Page 10

11 タイムチャート初回の XSYNC 通信周期 Tc e.g. 0.5ms 抜け 4 回連続 ( 目安 ) して未受信時にタイムアウト処理 XSYNC TIOCxA コンヘア値 TGRB_x C4 C3 C2 コンヘア値変更コンヘア値変更コンヘア値変更コンヘア値変更コンヘア値変更タイムアウト検出タイマ TCNT_x C1 キャフチャ値 TGRA_x ( 未使用 ) キャフチャINT TGIA_x タイミンクマーシン Tm コンヘアマッチ INT TGIB_x コンヘアマッチ割り込み許可 TGIEB in TIER_x 禁止許可初回のキャフチャ INT 処理内で許可タイムアウト検出時に禁止 2012/2/15 Rev. 2 Page 11

12 割り込みの設定正常受信時はインプットキャプチャ割り込みでまた抜け発生時はコンペアマッチ割り込みを用いることで制御処理を継続信号割り込み周期発生要因割り込み許可 TGIA_x MTU2 インフットキャフチャ e.g. 0.5ms 正常受信時常時 TGIB_x MTU2 コンペアマッチ e.g. 0.5ms 抜け発生時初回 XSYNC 検出時にキャフチャ INT 処理内で許可タイムアウト検出時に禁止注 : 通信抜け発生時は前回の正常受信データに基づき制御を継続 (CRC 異常検出時と同様 ) 指令は前回の指令位置差分を用いる ( 速度一定であると仮定して補間 ) インプットキャプチャは割り込み起動と同時にタイマをクリアする目的で使用 TGRA_x のキャプチャ値は使わない割り込みを起動する XSYNC 信号は RUNNING 状態でしか出力されないのでリセット解除後から RUNNING 状態に至るまでの期間の制御はメインループなどで実行 2012/2/15 Rev. 2 Page 12

13 コンペア値の設定正常受信時にキャプチャ INT とコンペアマッチ INT の両方が起動しないようにするためコンペアマッチ INT の発生タイミングを制御に影響しない範囲で少し遅らせるこのため次にようにコンペア値を設定 C1 C2 C3 C4 Setting Tc + Tm 2Tc + Tm 3Tc + Tm 4Tc + Tm Tc: 通信周期 Tm: タイミングマージン ( XSYNC のジッタよりも大きく設定 ) 受信状況に応じて TGRB_x に次のコンペア値を設定キャプチャ割り込み処理 C1 を設定 ( 初期化 ) コンペアマッチ割り込み処理割り込み発生毎に現在のコンペア値をインクリメント ( 現在が C1 なら C2 に変更 ) 2012/2/15 Rev. 2 Page 13

14 バス接続 ASIC MNM1221 リセット時のレベル確定のため WAIT を除く全ての CPU 端子にプルアップ抵抗が必要 CPU SH7216 Pull-down D32 D15 D15 D16 D0 D0 A10 A10 A1 A1 A0 +3.3V MODE1 MODE0 XCS XRD CSn RD BUSMODE XWR WRL XWAIT WAIT 2012/2/15 Rev. 2 Page 14

15 起動時タイムチャート 2012/2/15 Rev. 2 Page 15

16 COM-LED 操作 Firmware の Phase Firmware 処理 T = 1ms マスタ起動時タイミング Init フレーム送信ヒットセット 0.5ms Ready 状態を確認取得したスレーフ情報のエラーチェック INIT WAITING PREPARE START RUNNING 1ms エラー検出時は COM-LEDを赤点灯消灯緑点滅 (0.5s ON, 0.5s OFF) 緑点灯スタートヒットセット NC 演算はここ以降から開始 XTXTIM TX RX Init-A T = 2ms Init-B 初期無効データ (NOP) Real-time 有効データ XSYNC スレーブ未確立の場合は Init-A フレームの送信を 2ms 周期で繰り返します XINTRX MNM1221のState INITIAL RING-CONFIG READY RUNNING 2012/2/15 Rev. 2 Page 16

17 スレーブ起動時タイミング COM-LED 操作消灯緑点滅 (0.5s ON, 0.5s OFF) 緑点灯 Firmware 処理初期設定完了レシスタに 1 をセット受信メモリの自ノード宛てデータの位置を取得 RX TX Init-A T = 2ms Init-B Real-time 初回の返信データは無効データ ( オール 0) XINTRX XSYNC MNM1221のState INITIAL CONFIG-A CONFIG-B RUNNING 2012/2/15 Rev. 2 Page 17

18 起動時の状態遷移 COM-LED 消灯緑点滅 ( 通信初期化を実行中 ) 緑点灯 ( サイクリック通信実行中 ) マスタ MNM1221 の State INITIAL RING-CONFIG READY RUNNING Init-A スレーブが未確立の場合は 2ms 周期で Init-A の送信を繰り返します Init-B Real-time MNM1221 の State INITIAL CONFIG-A 2ms CONFIG-B RUNNING e.g. 0.5ms スレーブ COM-LED 消灯緑点滅 ( 初期化用の通信が可能な状態 ) 緑点灯 ( サイクリック通信可能な状態 ) 2012/2/15 Rev. 2 Page 18

19 サンプルコード 2012/2/15 Rev. 2 Page 19

20 サンプルコードの内容サンプルコードには MNM1221 をスレーブとして動作させるための基本的な処理を収めています受信データを RAM 上の受信バッファに展開しまた送信バッファのデータを送信する処理が行われるのでこの送受信バッファを用いたアプリケーションを組み込んでくださいファイル : ファイル名 mnm1221_s.h mnm1221_s.c 内容レジスタ定義ヘッダファイルソースファイル関数 : 関数名配置内容 init_mnm1221_s() リセット解除後初期化 get_state_mnm1221_s() メインループ MNM1221 の状態読み出し int_sync_mnm1221_s() XSYNC で起動する割り込み通信データ交換 timeout_mnm1221_s() タイムアウト検出時タイムアウト時の処理変数 : 変数名配置内容 my_rx_buf[] CPU 内蔵 RAM 受信バッファ my_tx_buf[] CPU 内蔵 RAM 送信バッファ 2012/2/15 Rev. 2 Page 20

21 サンプルコードに含まれない処理次の処理はサンプルコードに含まれていないので別途作成してください項目内容備考アプリケーション各機器に応じた処理コマンドエラー検出処理を含む MAC-ID 読み込み COM LED 制御タイムアウト検出連続 CRC 異常検出ロータリ SW の値を電源投入時に一度だけ読み込み MNM1221 の状態とエラー内容に応じて点灯制御 RUNNING 状態において所定の回数以上連続して受信が無い場合 RUNNING 状態において所定の回数以上連続して CRC 異常を検出した場合 BCD BIN 変換設定範囲外の異常検出等赤緑の 2 色発光 LED 断線等で発生安全性等を考慮し必要に応じて実装 ( モーション制御では必須 ) 注 : タイムアウトの検出時間や連続 CRC 異常の検出回数を大きく設定すると耐ノイズ性が高まりますが異常と判断するまでの検出遅れが長くなり安全性の問題が生じるというトレードオフがありますこのことを十分に考慮し用途に応じた設定をしてくださいまた異常検出時には動作を停止するなど安全側に制御してください 2012/2/15 Rev. 2 Page 21

22 サンプルコードの配置 MNM1221 の状態 RX INITIAL CONFIG-A Init-A CONFIG-B Init-B Real-time e.g. 0.5ms RUNNING TX XSYNC システムリセット init_mnm1221_s() get_state_mnm1221_s() メインループにて周期的に実行メインメインループ XSYNC 割り込み初期化 int_sync_mnm1221_s() タイムアウト検出時 timeout_mnm1221_s() 2012/2/15 Rev. 2 Page 22

23 フローチャート 2012/2/15 Rev. 2 Page 23

24 初期化処理関数名 init_mnm1221_s() 内容リセット解除後の初期化 Start 変数初期化 MNM1221 レジスタ初期化通信許可 Return 2012/2/15 Rev. 2 Page 24

25 メインループ処理関数名 get_state_mnm1221_s() 内容メインループで実行する状態読み出し Start MNM1221 の状態読み出し Return 2012/2/15 Rev. 2 Page 25

26 SYNC 割り込み処理関数名 int_sync_mnm1221_s() 内容 MNM1221 の XSYNC で起動する割り込み Start 1 回目? Yes No 読み出しポインタの設定 CRC 異常? Yes バッファを用いた通信データ処理を組み込んでください No MNM1221 からバッファへの読み出しエラーカウントアプリケーションバッファから MNM1221 への書き込み Return 2012/2/15 Rev. 2 Page 26

27 タイムアウト検出時処理関数名 timeout_mnm1221_s() 内容タイムアウト検出時の初期化 Start MNM1221 のリセット COM LED を赤点滅に変化させる処理を組み込んでください初期化アプリケーション (LED 操作 ) Return 2012/2/15 Rev. 2 Page 27

28 送受信バッファの構造 2012/2/15 Rev. 2 Page 28

29 送受信バッファの構造 (16bit) 下図は 16 ビットアクセス時における my_rx_buf[] 配列を示します my_tx_buf[] も同様です Bit 15 Bit 8 Bit 7 Bit 0 my_rx_buf[0] byte1 byte0 my_rx_buf[1] byte3 byte2 my_rx_buf[2] byte5 byte4 my_rx_buf[3] byte7 byte6 my_rx_buf[4] byte9 byte8 my_rx_buf[5] byte11 byte10 my_rx_buf[6] byte13 byte12 my_rx_buf[7] byte15 byte14 byte0 ~ 15 は 16 バイトで構成されるデータブロックの内容と対応しています 2012/2/15 Rev. 2 Page 29

30 送受信バッファの構造 (8bit) 下図は 8 ビットアクセス時における my_rx_buf[] 配列を示します my_tx_buf[] も同様です Bit 7 Bit 0 Bit 7 Bit 0 my_rx_buf[0] byte0 my_rx_buf[8] byte8 my_rx_buf[1] byte1 my_rx_buf[9] byte9 my_rx_buf[2] byte2 my_rx_buf[10] byte10 my_rx_buf[3] byte3 my_rx_buf[11] byte11 my_rx_buf[4] byte4 my_rx_buf[12] byte12 my_rx_buf[5] byte5 my_rx_buf[13] byte13 my_rx_buf[6] byte6 my_rx_buf[14] byte14 my_rx_buf[7] byte7 my_rx_buf[15] byte15 byte0 ~ 15 は 16 バイトで構成されるデータブロックの内容と対応しています 2012/2/15 Rev. 2 Page 30

31 LED 操作 2012/2/15 Rev. 2 Page 31

32 COM LED 操作 COM LED ( 赤緑の 2 色発光 ) は下表に示すように点灯制御 ( 出力ポート操作 ) してください通常時 get_state_mnm1221_s() の戻り値 0x0008 (INITIAL) 0x0004 (CONFIG-A) 0x0002 (CONFIG-B) 0x0001 (RUNNING) COM LED 消灯緑点滅 (0.5s ON, 0.5s OFF) 緑点灯エラー発生時エラーの内容タイムアウト連続 CRC 異常サイクリックデータ受信不能 ( 受信データの MAC-ID 不一致など ) スレーブ側での MAC-ID 設定範囲外 COM LED 赤点滅 (0.5s ON, 0.5s OFF) 赤点灯注 : 検出したエラーはラッチし異常要因が無くなってもクリア処理が行われるまではエラー状態を保持してください赤点灯はシステムリセットしないとクリアができないことを示しますタイムアウトと連続 CRC 異常の検出は 4 通信周期を目安としますが要求される安全性と耐ノイズ性等に応じて適切に設定してください 2012/2/15 Rev. 2 Page 32

33 サンプルコードの変更 2012/2/15 Rev. 2 Page 33

34 バスアクセスの定義 mnm1221_s.h MNM1221 が配置されているアドレス ( バイト単位アドレス ) に変更データバス幅が 8bit の場合は削除 16bit の場合はこのまま残す 2012/2/15 Rev. 2 Page 34

35 占有ブロック数の設定 mnm1221_s.c 複数のブロックを占有する場合はこの値を変更 (1 block = 16 bytes) 2012/2/15 Rev. 2 Page 35

36 アプリケーションの実装 mnm1221_s.c Int_sync_mnm1221_s() このテスト関数をアプリケーション処理関数に置換この関数の処理時間は通信周期よりも十分に短くなるようにしてください 2012/2/15 Rev. 2 Page 36

37 タイムアウト時の LED 制御 mnm1221_s.c COM LED を赤点滅に変化させる処理を追加 2012/2/15 Rev. 2 Page 37

38 サイクリック位置 I/F 時の注意事項 2012/2/15 Rev. 2 Page 38

39 通信異常時の動作継続位置指令をインターフェースとする機器の場合は通信異常 (CRC 異常や抜け ) が発生した時に位置指令を前回値のまま保持すると一時的に速度ゼロを指令されたのと同様になりますこのため動作が不安定になるので前回値を保持するのではなく速度が前回と同じであるとの仮定に基づき推定した位置指令を用いて制御してください指令更新周期悪い例通信異常良い例通信異常位置指令位置指令前回指令値を保持時間推定値で制御時間位置指令の差分 ( 速度 ) 速度が変動位置指令の差分 ( 速度 ) 速度が安定化時間時間注 : 本説明は一時的に生じた通信異常に関するものです異常が一定回数以上連続した場合には安全確保のため動作を停止させなければなりません 2012/2/15 Rev. 2 Page 39

40 データ更新タイミング通信周期よりもデータ更新周期が長い場合には 2 回連続して正常受信しなおかつこの時に Update Counter が変化した場合に更新タイミングであると判定してください前回受信今回受信 Update Counter の変化更新タイミングかどうか正常正常変化 Yes 正常正常変化なし No 少なくともいずれかが異常 - 不明注 : - 正常受信とは CRC 異常と抜けの両方の異常が無いことを意味します - Update Counter はコマンドブロックの byte0 の bit5,6 に配置されるデータです 2012/2/15 Rev. 2 Page 40

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システム概要 Page /2/10 Rev. 2 Motor Business Division, Appliances Company サーボ A5N 設置例 2014/2/10 パナソニック株式会社アプライアンス社モータ事業部この製品は産業機器用です一般のご家庭では使用できませんシステム概要 Page 2 2014/2/10 Rev. 2 Motor Business Division, Appliances Company システム例 PLC サーボ A5N 2 軸タッチパネル Page 3 2014/2/10 Rev.

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