# HPM6E00 FULL PORT ## 依赖SDK1.10.0 ## 概述 HPM系列MCU是来自上海先楫半导体科技有限公司的高性能实时RISC-V微控制器，为工业自动化及边缘计算应用提供了极大的算力、高效的控制能力。 HPM6E00系列微控制器内置一个EtherCAT从站控制器(ESC)，每个ESC存在三个端口P0，P1，P2用于EtherCAT通信，其中P0口为EtherCAT输入口。同时，该系列微控制器内置一个基于时间敏感网络的交换机控制器(TSN)，每个TSN存在四个端口，CPUPORT，P1，P2，P3，其中，CPUPORT直接给到CPU，CPU可以参与该端口的数据处理，P1，P2，P3端口用于对外转发。支持802.1as，802.1Qav，802.1Qbv，802.1Qch，802.1Qbu，802.1br，只有CPUPORT支持802.1Qci和802.1CB。 针对HPM6E00系列的ESC和TSN。先楫半导体推出HPM6E00_FULL_PORT板，用于测试评估ESC和TSN。同时，该板子板载SPI LCD，8路CAN，KEY，LED，USB OTG，USB-UART等，具体可参考《HPM6E00FULLPORTRevB》原理图。 ## 特性 - 支持简单交换机功能，三个外部端口及一个内部端口可以通过任意MAC的以太网帧 - 支持静态MAC表配置功能，配置静态MAC表后，三个外部端口及一个内部端口可以通过查表成功的以太网帧 - 支持动态MAC表配置及动态学习功能，通过ARP包学习源MAC并配置MAC表后，三个外部端口及一个内部端口可以通过查表成功的以太网帧 - 支持Ethercat从控制器 IO功能 ## 文件结构 ``` full_port ------------------------------->主目录 ├─doc --------------------------------->文档 │ ├─api │ │ └─assets ------------------------>README_zh 使用的资源，如图片等 │ └─doxygen -------------------------->doxygen文件 用于生成html │ └─HPM6E00_FULL_PORT_UG_V1.0.pdf----->用户指导手册 ├─hardware ---------------------------->硬件 │ └─HPM6E00FULLPORTRevB-工程文件 --->工程文件 │ └─HPM6E00FULLPORTRevB ------->原理图 └─software ---------------------------->软件 ├─apps ---------------------------->应用例程 | ├─ecat_io ---------------------->ESC IO控制例程 │ ├─tsn_dynamic_mac_switch ------->TSN动态设置MAC例程 │ ├─tsn_simplest_switch ---------->TSN简单交换 │ └─tsn_static_mac_switch -------->TSN静态设置MAC例程 └─drivers ------------------------->驱动 ├─inc ------------------------->驱动头文件 │ └─tsn ---------------------->TSN驱动头文件 └─src ------------------------->源码文件 ``` full_port为主目录，内部三个文件夹和两个文件，doc，hardware，software，README_zh.md(中文)，README_en.md(英文)。 ### 硬件结构 - HPM6E00_FULL_PORT硬件原理图: [HPM6E00FULLPORTRevB](hardware/HPM6E00FULLPORTRevB.pdf) - HPM6E00_FULL_PORT硬件介绍： [HPM6E00_FULL_PORT用户指南](doc/HPM6E00_FULL_PORT_UG_V1.0.pdf) ### 软件结构 software内包括apps及drivers，drivers内包括inc驱动头文件及src驱动源文件。apps内为各种例程，通过调用drivers内函数实现功能。同时，apps内为每个例程单独建立一个文件夹，TSN相关的功能以tsn_开头，依次类推。同时，每个例程内存在main.c，global_config.h，CMakeLists.txt。 ## 测试用例 ### 基于TSN的简单交换(tsn_simplest_switch) #### 概述 在该示例中，配置TSN的Switch的三个外端口P1，P2，P3可以相互转发广播帧和未知帧，广播帧指目的mac为0xFFFFFFFFFFFF，未知帧指通过三个外端口进入到Switch的数据帧，目的MAC未通过查表找到。通过按键SW4，SW5，SW7可以切换端口速率10/100/1000M。 #### 设备连接 - 连接PC USB到DEBUG Type-C接口(J3) - 连接调试器到JTAG接口 ![connection diagram](doc/api/assets/connection_diagram.png) 两根网线一端连接板子P1，P2口(随意两个口即可)，另一端分别连接两台PC。 注：保证两台PC的IP在一个网段，同时需要关闭PC的防火墙。这里设置一台PC的IP为192.168.100.12，另一台PC的IP为192.168.100.9。 #### 端口设置 - 串口波特率设置为``115200bps``，``1个停止位``，``无奇偶校验位`` #### 创建工程 - windows下工程构建 请参考：[HPM6E00_FULL_PORT用户指南](doc/HPM6E00_FULL_PORT_UG_V1.0.pdf) #### 运行现象 当工程正确运行后，串口终端会输出如下信息： ``` ============================== hpm6e00_full_port clock summary ============================== cpu0: 500000000Hz cpu1: 600000000Hz ahb: 200000000Hz axif: 200000000Hz axis: 200000000Hz axic: 200000000Hz axin: 100000000Hz xpi0: 100000000Hz femc: 166666666Hz mchtmr0: 24000000Hz mchtmr1: 24000000Hz ============================== ---------------------------------------------------------------------- $$\ $$\ $$$$$$$\ $$\ $$\ $$\ $$ | $$ |$$ __$$\ $$$\ $$$ |\__| $$ | $$ |$$ | $$ |$$$$\ $$$$ |$$\ $$$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$$$ |$$$$$$$ |$$\$$\$$ $$ |$$ |$$ _____|$$ __$$\ $$ __$$\ $$ __$$ |$$ ____/ $$ \$$$ $$ |$$ |$$ / $$ | \__|$$ / $$ | $$ | $$ |$$ | $$ |\$ /$$ |$$ |$$ | $$ | $$ | $$ | $$ | $$ |$$ | $$ | \_/ $$ |$$ |\$$$$$$$\ $$ | \$$$$$$ | \__| \__|\__| \__| \__|\__| \_______|\__| \______/ ---------------------------------------------------------------------- simplest switch ``` 当用一台PC ping 另一台PC时，可以看到 ![ping diagram](doc/api/assets/ping_diagram.png) ### 基于TSN的静态MAC交换(tsn_static_mac_switch) #### 概述 在该示例中，配置TSN的Switch的三个外端口P1，P2，P3静态MAC表，使其可以通过查表转发数据。通过按键SW4，SW5，SW7可以切换端口速率10/100/1000M。 #### 静态MAC配置 ``` uint8_t u8CpuPortDesMac[6] = {0x4e, 0x00, 0x00, 0x00, 0xf0, 0x50}; uint8_t u8Port1DesMac[6] = {0x08, 0x92, 0x04, 0x1e, 0xb9, 0x62}; uint8_t u8Port2DesMac[6] = {0x00, 0xe0, 0x6a, 0x00, 0x90, 0x3e}; uint8_t u8Port3DesMac[6] = {0x08, 0x92, 0x04, 0x14, 0xf9, 0x40}; ``` #### 设备连接 - 连接PC USB到DEBUG Type-C接口(J3) - 连接调试器到JTAG接口 ![connection diagram](doc/api/assets/connection_diagram.png) - PC的MAC地址查找 右键"开始"->选择设置->打开网络和Internet->选择"以太网"->选择"更改适配器选项" ![find mac](doc/api/assets/find_mac.png) 双击连接的以太网->选择"详细信息" ![mac content](doc/api/assets/mac_content.png) PC1的MAC需要放到u8Port1DesMac数组，并将PC1网口与P1端口通过网线连接，PC2的MAC需要放到u8Port2DesMac数组，并将PC2与P2端口通过网线连接。 注：保证两台PC的IP在一个网段，同时需要关闭PC的防火墙。这里设置一台PC的IP为192.168.100.12，另一台PC的IP为192.168.100.9。 #### 端口设置 - 串口波特率设置为``115200bps``，``1个停止位``，``无奇偶校验位`` #### 创建工程 - windows下工程构建 请参考：[HPM6E00_FULL_PORT用户指南](doc/HPM6E00_FULL_PORT_UG_V1.0.pdf) #### 运行现象 当工程正确运行后，串口终端会输出如下信息： ``` ============================== hpm6e00_full_port clock summary ============================== cpu0: 500000000Hz cpu1: 600000000Hz ahb: 200000000Hz axif: 200000000Hz axis: 200000000Hz axic: 200000000Hz axin: 100000000Hz xpi0: 100000000Hz femc: 166666666Hz mchtmr0: 24000000Hz mchtmr1: 24000000Hz ============================== ---------------------------------------------------------------------- $$\ $$\ $$$$$$$\ $$\ $$\ $$\ $$ | $$ |$$ __$$\ $$$\ $$$ |\__| $$ | $$ |$$ | $$ |$$$$\ $$$$ |$$\ $$$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$$$ |$$$$$$$ |$$\$$\$$ $$ |$$ |$$ _____|$$ __$$\ $$ __$$\ $$ __$$ |$$ ____/ $$ \$$$ $$ |$$ |$$ / $$ | \__|$$ / $$ | $$ | $$ |$$ | $$ |\$ /$$ |$$ |$$ | $$ | $$ | $$ | $$ | $$ |$$ | $$ | \_/ $$ |$$ |\$$$$$$$\ $$ | \$$$$$$ | \__| \__|\__| \__| \__|\__| \_______|\__| \______/ ---------------------------------------------------------------------- static mac switch ``` cpu_port接收PC1/PC2的数据帧，显示在串口终端 ![static recv diagram](doc/api/assets/static_recv.png) 将接收到的数据帧，目的MAC与源MAC交换位置后，发送给PC1/PC2，可以在wireshark中看到 ![static send diagram](doc/api/assets/static_send.png) 当用一台PC ping 另一台PC时，可以看到 ![ping diagram](doc/api/assets/ping_diagram.png) ### 基于TSN的动态MAC交换(tsn_dynamic_mac_switch) #### 概述 在该示例中，TSN的Switch的三个外端口P1，P2，P3，通过ARP协议自动学习动态MAC表，使其可以通过查表转发数据。通过按键SW4，SW5，SW7可以切换端口速率10/100/1000M。 #### 动态MAC配置 无需手动设置MAC表，通过PC间ARP协议，自动学习MAC，并配置MAC表。 #### 设备连接 - 连接PC USB到DEBUG Type-C接口(J3) - 连接调试器到JTAG接口 ![connection diagram](doc/api/assets/connection_diagram.png) 两根网线一端连接板子P1，P2口(随意两个口即可)，另一端分别连接两台PC。 注：保证两台PC的IP在一个网段，同时需要关闭PC的防火墙。这里设置一台PC的IP为192.168.100.12，另一台PC的IP为192.168.100.9。 #### 端口设置 - 串口波特率设置为``115200bps``，``1个停止位``，``无奇偶校验位`` #### 创建工程 - windows下工程构建 请参考：[HPM6E00_FULL_PORT用户指南](doc/HPM6E00_FULL_PORT_UG_V1.0.pdf) #### 运行现象 当工程正确运行后，串口终端会输出如下信息： ``` ============================== hpm6e00_full_port clock summary ============================== cpu0: 500000000Hz cpu1: 600000000Hz ahb: 200000000Hz axif: 200000000Hz axis: 200000000Hz axic: 200000000Hz axin: 100000000Hz xpi0: 100000000Hz femc: 166666666Hz mchtmr0: 24000000Hz mchtmr1: 24000000Hz ============================== ---------------------------------------------------------------------- $$\ $$\ $$$$$$$\ $$\ $$\ $$\ $$ | $$ |$$ __$$\ $$$\ $$$ |\__| $$ | $$ |$$ | $$ |$$$$\ $$$$ |$$\ $$$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$$$ |$$$$$$$ |$$\$$\$$ $$ |$$ |$$ _____|$$ __$$\ $$ __$$\ $$ __$$ |$$ ____/ $$ \$$$ $$ |$$ |$$ / $$ | \__|$$ / $$ | $$ | $$ |$$ | $$ |\$ /$$ |$$ |$$ | $$ | $$ | $$ | $$ | $$ |$$ | $$ | \_/ $$ |$$ |\$$$$$$$\ $$ | \$$$$$$ | \__| \__|\__| \__| \__|\__| \_______|\__| \______/ ---------------------------------------------------------------------- dynamic mac switch ``` 当用一台PC ping 另一台PC时，可以看到 ![ping diagram](doc/api/assets/ping_diagram.png) ### 基于ESC的IO控制(ecat_io) #### 概述 在该示例中，通过配置ESC功能，EtherCAT的三个端口P0,P1,P2实现'YYY'型通信，控制IO。 #### 设备连接 - 连接PC USB到DEBUG Type-C接口(J3) - 连接调试器到JTAG接口 - 连接EtherCAT的三个口 ![connection diagram](doc/api/assets/ecat_io_yyy.png) #### 端口设置 - 串口波特率设置为``115200bps``，``1个停止位``，``无奇偶校验位`` #### 创建工程 - windows下工程构建 请参考：[HPM6E00_FULL_PORT用户指南](doc/HPM6E00_FULL_PORT_UG_V1.0.pdf) - ecat_io demo 中SSC代码生成参考SDK ecat_io demo SSC生成流程。 注意：本例程为三口ESC IO控制，所有配置文件需要使用本例程中的，如xml文件及xlsx文件。 C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT中的xml文件使用本例程SSC/ESI/ECAT_IO.xml文件。 #### 运行现象 当工程正确运行后，串口终端会输出如下信息： ``` ============================== hpm6e00_full_port clock summary ============================== cpu0: 500000000Hz cpu1: 600000000Hz ahb: 200000000Hz axif: 200000000Hz axis: 200000000Hz axic: 200000000Hz axin: 100000000Hz xpi0: 133333333Hz femc: 166666666Hz mchtmr0: 24000000Hz mchtmr1: 24000000Hz ============================== ---------------------------------------------------------------------- $$\ $$\ $$$$$$$\ $$\ $$\ $$\ $$ | $$ |$$ __$$\ $$$\ $$$ |\__| $$ | $$ |$$ | $$ |$$$$\ $$$$ |$$\ $$$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$\ $$$$$$$$ |$$$$$$$ |$$\$$\$$ $$ |$$ |$$ _____|$$ __$$\ $$ __$$\ $$ __$$ |$$ ____/ $$ \$$$ $$ |$$ |$$ / $$ | \__|$$ / $$ | $$ | $$ |$$ | $$ |\$ /$$ |$$ |$$ | $$ | $$ | $$ | $$ | $$ |$$ | $$ | \_/ $$ |$$ |\$$$$$$$\ $$ | \$$$$$$ | \__| \__|\__| \__| \__|\__| \_______|\__| \______/ ---------------------------------------------------------------------- ecat_io EEPROM loading successful, no checksum error. ``` 使用TwinCAT控制板载EtherCAT，可以看到 ![ping diagram](doc/api/assets/ecat_io.png) Box1，Box2，Box3分别代表连接P0 P1 P2口的设备，可以看到处于OP状态，同时，每个设备的InputCounter及OutputCounter均可在线修改。InputCounter为输入，即SW1拨码开关的状态可以实时显示在InputCounter。OutputCounter为输出，通过TwinCAT实时修改该参数，数值可反应在LED11-18上。