TI高性能微控制器（MCU+）產(chǎn)品系列，AM243X是其產(chǎn)品系列中的一款芯片。AM243X芯片擁有2個800MHZ ARM Cortex-R5F雙核，1個400MHZ ARM Cortex-M4單核，2個PRU-ICSSG工業(yè)通信子模塊并支持千兆網(wǎng)絡。由此，該AM243X芯片可實現(xiàn)對多個千兆級工業(yè)以太網(wǎng)和時間敏感網(wǎng)絡的場景應用，同時芯片上的功能安全特性可以幫助系統(tǒng)集成商在其工業(yè)設(shè)計中達到IEC 61508標準的安全完整性等級SIL 3(Safety Integrity Level, SIL)要求。總之，AM243X芯片最大優(yōu)勢在于強大的處理能力、實時控制和工業(yè)物聯(lián)、以及支持多協(xié)議應用（如EtherNet/IP、EtherCAT、PROFINET和IO-Link主站等）。本文主要介紹PC 如何與AM243X-LP進行EtherCAT通訊，參考Demo是ethercat_slave_beckhoff_ssc_demo。

2. 硬件準備與環(huán)境配置

2.1開發(fā)板準備與連接

根據(jù)項目測試所使用AM243X control card的不同，配置CCS運行環(huán)境需進行相應調(diào)整。比如 AM243X-LP 沒有 DDR 內(nèi)存，開發(fā)板進行 DDR 初始化僅適用于 AM243X-EVM。其中，AM243X-LP的板子及連接如圖1所示。

圖1 AM243X-LP的板子及連接示意圖

圖1中USB Type-C connector(J10)用于板子供電，板子上電故障燈LD9，正常燈LD6、LD7和LD8。AM243X-LP和AM243X-EVM都有閃存 SOC，因此都需要進行初始化。在這里可以查看板子BOOT MODE是否處于OSPI 模式，見圖2所示。如果不是圖2模式，需要首先對板子進行UART設(shè)置和閃存 SOC （Sitara System-on-chip）初始化。其中AM243X-LP原理圖，如圖3所示。

圖2 OSPI BOOT MODE

圖3 AM243X-LP原理圖

圖3中BOOT MODE有UART、OSPI、SD和NOBOOT四種模式。其中，SD BOOT MODE僅AM243X-EVM需要進行設(shè)置。因此，AM243X-LP可選擇不同的BOOT MODE對SOC進行初始化設(shè)置，本文以O(shè)SPI BOOT MODE方案為初始化操作方法。

圖4 正常上電的AM243X-LP

2.2環(huán)境配置與所需軟件

在進行環(huán)境配置時有兩種方法。第一種方法，是借助Python 3.9.6工具并通過UART來對SOC進行初始化。第二種方法，是直接通過使用 CCS 腳本初始化 SOC，每次上電都需要操作一次。本文對兩種方法進行如下介紹。

第一種方法借助Python 3.9.6工具并通過UART對SOC進行初始化。

所需要安裝的軟件，如下表所示。

安裝的軟件	描述
CCS 10.3.1	用于程序燒錄、調(diào)試與通訊
SysConfig 1.8.1	makefiles操作需要，如若CCS則無需安裝
TI CLANG compiler toolchain 1.3.0.LTS	ARM 編譯器
Python 3.x.	設(shè)置UART 和BOOT MODE
{SDK_INSTALL_PATH}/SDK	SDK /example
SSC_V5i12	生成從機與主機建立映射的源文件
TwinCAT3.0	上位機編程、調(diào)試與通訊

配置前首先需要檢查板子上電和UART通訊、Python 3.9.6安裝是否正常，并設(shè)置BOOT MODE。AM243X-LP正常上電，如圖4所示。UART通訊進行檢查如下：

首先，關(guān)閉AM243X-LP的電源并設(shè)置UART BOOT（BOOTMODE [ 1 : 8 ] (SW4) = 1110 0000），如圖5所示。

圖5 UART BOOT MODE

其次，在AM243X-LP上電前通過CCS->View->Terminal->Open a new UART terminal->Select the UART port->進行串口設(shè)置，板子上電后可看到UART打印信息，如下圖所示。

接著，關(guān)閉UART并進行閃存 SOC初始化。其中，SOC初始化是借助Python 3.9.6工具進行.cfg文件的配置，并通過UART引導應用程序?qū)Π遄観SPI FLASH進行初始化。

對于Windows系統(tǒng)操作如下：

Step1：安裝python 3.9.6,https://www.python.org/downloads/windows/

Step2：命令提示符（WIN+R）輸入以下命令（“python --version”），可查看Python 3.9.6是否安裝成功。

Step3：若找不到所安裝Python 3.9.6版本，進行環(huán)境變量添加路徑。

C:Users{your username}AppDataLocalProgramsPythonPython39。此為Python 3.9.6安裝的默認路徑。

如果添加環(huán)境變量也無法顯示“Python 3.9.6”成功安裝。推薦使用Anaconda軟件安裝python, 鏈接：Anaconda | Individual Edition。這種方法可以不需要配置環(huán)境變量，進而幫助Python 3.9.6的安裝。

Step4: 檢查是否安裝了 python 軟件包管理器 "pip" ，默認情況下pip 應該是與 python 一起安裝的。如果 "pip"有安裝，如有顯示下圖則直接跳過Step5。

Step5：安裝python 軟件包管理器 "pip"，命令提示符下鍵入“python -m pip install pyserial xmodem tqdm” ，如下圖所示。其中，python 軟件包管理器 "pip"的安裝，是為了利用pip引導安裝物理層的串口、xmodem協(xié)議和tqdm進度條軟件包。因此，需要檢查"pip"是否有安裝。

Step6: 閃存 SOC （Sitara System-on-chip）初始化。命令提示符下鍵入“python uart_uniflash.py -p COM –cfg= sbl_prebuiltam243x-lp default_sbl_null.cfg”，如下圖所示。此處COM需要通過設(shè)備管理器查看電腦上所連J20引腳所對應的串口號。

上圖為閃存 SOC 初始化成功的界面，如果這一步初始化不成功后續(xù)CCS運行工程時無法通過UART打印信息，同時從站也無法告知主站所處的狀態(tài)。這主要是由于J20引腳既有JTAG燒錄，又有UART通信功能。如果SOC初始化失敗并報錯，可以查看Flash tool error messages and solutions

SOC 初始化成功后，接著將AM243X-LP斷電并將BOOT MODE設(shè)置為OSPI MODE（BOOTMODE [ 1 : 8 ] (SW4) = 0100 0100），如圖6所示。

圖6 OSPI BOOT MODE

Step7: AM243X-LP上電并打開UART通訊，Console界面打印信息顯示圖7，則說明AM243X-LP 已設(shè)置可以 CCS 加載并運行。

圖7 Console界面打印信息

同時，也可以嘗試其他Demo案例進行燒錄以驗證SOC 初始化是否成功，圖8為Build a Hello World example的Console界面打印信息。注意：板子 SOC 初始化只需進行一次，之后可以放心使用。

圖8 Hello World example在Console界面上的打印信息

第二種，直接通過使用 CCS 腳本初始化 SOC。但是在某些情況下，尤其在用戶自定義的EVM 上運行并且閃存驅(qū)動的程序不可用于該 EVM 情況時，可采取第二種方法初始化 SOC。

首先需要設(shè)置環(huán)境變量，添加一個名為 MCU_PLUS_SDK_AM243X_PATH 的新變量并將其指向安裝 SDK 的路徑

將AM243X-LP設(shè)置為NOBOOT模式如下。

給板子上電并在CCS中創(chuàng)建目標配置文件，如下所示。

CCS工具欄中"View > Target Configuration"創(chuàng)建一個新的目標配置文件，仿真器是XDS110 USB Debug Probe，板子是AM243x_LAUNCHPAD。

具體參照鏈接Create Target Configuration

需要注意：每次關(guān)閉并重新打開 AM243X-LP 電源時，都需要執(zhí)行以下步驟進行CCS 腳本初始化 SOC。

選擇Launch the target configuration并進入Debug模式，在工具欄選擇"CCS Toolbar > View > Scripting Console"。

并鍵入命令行“l(fā)oadJSFile "C:/ti/mcu_plus_sdk_{soc}_{sdk version}/tools/ccs_load/am64x_am243x/load_dmsc.js"

”進行SOC初始化，會在 scripting console顯示如下：

在 scripting console中，來自腳本自身的日志，如下圖所示。

在 AM243X “CIO” console中，來自 R5F核的日志，如下圖所示。

在 AM243X console中，來自 GEL 腳本的日志，如下圖所示。

成功配置后，顯示上述三個console的日志進而完成SOC的初始化。CCS界面整體顯示界面，如下圖所示。

3.項目的搭建過程

3.1項目說明

以ethercat_slave_beckhoff_ssc_demo工程為例，詳細介紹一下搭建測試的步驟。其中，AM243X-LP有4 個 LED 可用于EtherCAT 主控制器進行控制。 如果TwinCAT設(shè)置DC運行模式，則需要兩個以上的EtherCAT從站進行Task分配，最小測試周期是50us。因此，本文僅實現(xiàn)上位機對LED燈的開關(guān)控制。

運行Demo之前可先按照mcu_plus_sdk_am243x_08_00_00_21exampleskerneldplhello_worldam243x-lpr5fss0-0_freertos和Build a Hello World example來驗證UART和SOC初始化是否成功，如圖8所示。

3.2搭建項目的詳細步驟

整個項目的實施主要分為三個部分：1.SSC Tool配置文件生成；2.CCS Debug模式；3.TwinCAT上位機設(shè)置。

1.SSC Tool配置文件生成

Step1：打開SSC tool，建立新的工程，import選擇并打開相應的xml文件(一般由原廠提供的.xml文件)。

Step2：選擇TI AM243x/AM64x Sample

Step3：在application的選項卡中，確保DC_SUPPORTED為1，并在默認路徑下保存，并在Project選項卡中選擇Create new Slave Files。

上述設(shè)置成功后，進行文件的生成如下圖所示。

Step4：將所生成的27個文件復制到${SDK_INSTALL_PATH}/source/industrial_protocols/ethercat_slave/beckhoff_stack/stack_source。

2.CCS Debug模式

CCS中導入Demo工程，Build后并進入Debug界面。首先確保可以正常連接上XDSV110，其次進行CPU重置，再次導入.out文件，Resume運行下會在Console界面顯示打印信息，進而可以看到板子上LD12和LD14燈亮。這表示AM243X-LP已經(jīng)處于初始化狀態(tài)并可以與TwinCAT進行通訊。Console界面顯示的打印信息，如下圖所示。（如果沒有顯示，那說明板子第一次在CCS未進行UART配置和SOC初始化不成功。）

3.TwinCAT上位機設(shè)置

在TwinCAT新建項目之前需要將.xml文件復制到{TWINCAT_INSTALL_DIR}TwinCAT3.1ConfigIoEtherCATfolder，否則設(shè)備掃描I/O時無法掃描EtherCAT從站的信息。

Step1：打開TwinCAT，檢查PC是否存在Intel網(wǎng)卡驅(qū)動。如果電腦上不是Intel網(wǎng)卡，則需要從倍福官網(wǎng)上安裝兼容性EtherCAT驅(qū)動。此外，CCS一直在Resume運行下，可觀察AM243X-LP板子上LED12（INT）初始化燈是否亮，如亮說明從站已經(jīng)處于初始化狀態(tài)。

Step2：打開TwinCAT，打開一個新的工程。并在solution explorer目錄下，找到I/O后進行展開，右鍵Devices，選擇掃描。

點擊“Yes”，會掃描到boxes并設(shè)置自由運行模式，進而會顯示所掃描出來的產(chǎn)品信息。

Step3: 雙擊Box #，并在右側(cè)可看到從站處于OP狀態(tài)。

Step4: 通過DO Outputs來寫入 “0”或者“1” 控制LED燈的亮滅，以及可以在TwinCAT界面上看到信號的波形，如下圖所示。

3.3結(jié)果輸出

控制前后圖9和圖10進行對比，RJ45旁的四個LED燈（LD12、LD13、LD14和LD15）可為上位機EtherCAT控制。

圖9 TwinCAT控制前LED燈的狀態(tài)顯示

圖10 TwinCAT控制后四個LED燈全亮的狀態(tài)顯示

4.其他說明

1.針對不是Intel網(wǎng)卡的電腦，或者沒有RJ45接口的？

可以通過USB網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器，并安裝好EtherCAT驅(qū)動程序。但是它僅能實現(xiàn)對Demo程序的操作，應用受限。建議還是使用Intel網(wǎng)卡，對應的文件及驅(qū)動程序在這里給出：Beckhoff Information System - English

2.SSC Tool生成沒有相對應選擇的器件型號？

建議由原廠提供.xml文件，或卸載SSC Tool重新安裝進行文件生成。

3.UART設(shè)置和閃存 SOC在建立工程項目前每一次都需要初始化嗎？

UART設(shè)置和閃存 SOC僅在BOOT MODE設(shè)置使用一次，后續(xù)就無需再次進行初始化操作。

4.Python安裝時所遇到的“pip”問題及解決方法。

當運用第一種方法進行SOC初始化時，出現(xiàn)下圖情形可直接轉(zhuǎn)到閃存工具安裝錯誤總結(jié)和解決方案。

解決方案：首先，使用 Ctrl-C 終止腳本的運行。 其次，檢查 UART 啟動模式開關(guān)設(shè)置是否設(shè)置為UART BOOT，檢查 EVM/LP 的電源是否連接，關(guān)閉 EVM/LP的電源后重啟EVM/LP。最后，重試第一種方法進行SOC的初始化。

此外，采取公司內(nèi)網(wǎng)使用pip安裝時會出現(xiàn)error：Could not find a version that satisfies the requirement ，同樣可參考閃存工具安裝錯誤總結(jié)和解決方案。鏈接：http://software-dl.ti.com/mcu-plus-sdk/esd/AM243X/08_00_00_21/exports/docs/api_guide_am243x/TOOLS_FLASH.html#TOOLS_FLASH_ERROR_MESSAGES。

5.CCS Debug所遇到的問題及解決方法（情況1）。

產(chǎn)生的原因：由于把SSC Tool整個生成的文件夾拷貝到stack_sources目錄下所導致的文件路徑索引不對，下圖可看到路徑解析不存在。

解決方案：1.把所有帶有黃色感嘆號的文件刪除，并逐個添加所生成的文件；2，把文件復制到stack_sources目錄下，重新導入項目。

6.TwinCAT所遇到的問題及解決方法（情況2）。

產(chǎn)生的原因：下圖中所遇到的情況是由于AM243X-LP沒有進行SOC的初始化，以及從站未處于初始化狀態(tài)。此時，TwinCAT無法與主站進行聯(lián)系，進而無法掃描到從站的I/O。

解決方案：重新初始化板子，并設(shè)置OSPI BOOT。

審核編輯：郭婷