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Bus industriels : les modules de Port s'accommodent des communications temps réel sous Linux

Publié le 26 juin 2019 à 12:23 par François Gauthier        Sous-système NeoMore

Port Neomore Profinet Ethernet

La firme allemande Port, focalisée sur les technologies de gestion de bus de terrain industriels (et dont les produits sont distribués en France par NeoMore), apporte avec ses modules SoM IoT/Industry 4.0 la prise en charge des applications de communication en temps réel, avec notamment les protocoles Profinet et EtherNet/IP utilisables sous Linux. (Le réseau EtherNet/IP met en œuvre le Common Industrial Protocol qui contient une suite de messages et de services pour des applications d’automatisation industrielles.) Ces solutions de communication temps réel fondées sur les piles de protocole développées par Port, à savoir Profinet CCB et EtherNet/IP, sont désormais disponibles à partir d’un seul et même module. La carte fonctionne avec n’importe quel système Linux fournissant une interface SPI et une interface I²C via son noyau, ainsi qu’une horloge de haute précision.

Pour tester cette approche, la plate-forme SoM EVAL fournie par Port peut être mise en œuvre avec une carte Raspberry Pi sous Linux.

La carte s’appuie d’un point de vue logiciel sur une couche d’abstraction générique baptisée Goal (Generic Open Abstraction Layer) développée par Port et qui est un middleware de communication pour réseaux industriels. Elle apporte une connexion directe (via un socket logiciel) aux protocoles classiques de l’industrie comme Profibus. Ainsi, concrètement, avec ce module, les applications sont capables de gérer en temps réel plusieurs protocoles à partir d’une seule carte et ce via un lien SPI vers un microcontrôleur hôte installé sur la carte d’accueil du module SoM.

D’une dimension de 32,7 x 40 mm, le module dispose de deux ports Ethernet précertifiés (avec des exemples d'applications) pour les protocoles temps réel Profinet RT, EtherNet/IP, EtherCAT et CANopen. Il intègre par ailleurs un mécanisme de commutation Ethernet à deux ports avec un troisième port interne destiné aux topologies de réseau en bus et en anneau. Le port SPI du module SoM assure la connexion au processeur d'application externe en mode asynchrone sur trois broches. Le nombre de bits dans chaque transmission peut être changé en un nombre quelconque de 8 à 16 ou à 20, 24 ou 32 bits, la communication étant fondée sur une mémoire tampon de transfert de 128 octets avec la possibilité de traiter plusieurs demandes.

Cette communication repose sur un schéma cyclique dans lequel les données de processus peuvent être transmises à chaque demande de la commande d'application. La communication en temps non réel utilise le même schéma de transport, mais avec un traitement découplé, ce qui autorise un échange des données en temps réel indépendamment des appels de fonctions de l'API.

Dans la solution, les bibliothèques de protocoles Profinet RT1-CCB et EtherNet/IP sont réunis dans un même package, les deux protocoles s’exécutant au-dessus du middleware Goal, ce qui permet aux utilisateurs de réaliser des communications Profinet et EtherNet/IP conformément aux exigences des normes. La solution globale est compatible avec la famille des microcontrôleurs RN et RZ de Renesas, la série STM32F4x de STMicroelectronics et les architectures Tiva TM4C de Texas Instruments.

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