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Renesas Electronics annonce aujourd’hui la famille R-IN32M3 de circuits pour communications Ethernet industriel prenant en charge de multiples protocoles de communication afin de répondre à l’adoption croissante de la technologie Ethernet industriel.

L’une des plus remarquables caractéristiques de la série R-IN32M3 est d’afficher un fonctionnement ultra rapide en faisant appel à une machine matérielle (hardware) pour les fonctions basiques de système d’exploitation temps réel, ce qui permet d’obtenir une réponse plus dynamique ainsi qu’un contrôle de haute précision des communications Ethernet industriel. Cette intégration utilisée sur les composants de la série R-IN32M3 décharge le processeur des tâches les plus lourdes en traitement. De plus, la combinaison du processeur et de ce système d’exploitation temps réel matériel (HW-RTOS [ 1]) se traduit par une réactivité ultra rapide, soit 5 à 10 fois supérieure à celle des systèmes d’exploitations temps réels classiques (logiciels). De plus, le problème de fluctuation, induit par des décalages fonctionnels lors d’un traitement CPU classique, est d’une occurrence beaucoup plus faible, soit 1/5 à 1/10 environ par rapport aux valeurs précédentes.

La série R-IN32M3 intègre un processeur ARM Cortex-M3 (100 MHz). Ces nouveaux contrôleurs Ethernet prennent en charge les protocoles de communication Ethernet industriel tels que CC-Link IE [2] et EtherCAT [3], et supporteront prochainement le réseau CAN (control area network) [4] qui est largement utilisé dans l’industrie ainsi qu’une interface générique de type UART (universal asynchronous receiver transmitter). La prise en charge du standard SSCNET III/H [5] de réseau optique est également planifiée. Ce standard basé sur des communications totalement synchrones permet d’atteindre des performances de très haut niveau.

Le marché de l’Ethernet industriel, qui exige des communications plus rapides entre les équipements et leur module de contrôle central, est en pleine croissance. En effet, il est devenu impératif d’améliorer le rendement en production des usines ainsi que la précision du contrôle des machines. Les points particulièrement importants concernent une plus grande réactivité en temps réel et une diminution des décalages dans le temps des traitements, lors des communications et du contrôle des machines industrielles. De plus, la réduction des coûts et de la consommation, ainsi qu’une fiabilité accrue sont des points beaucoup plus critiques que sur d’autres marchés. Les nouveaux composants RIN32M3- CL et R-IN32M3-EC sont conçus pour satisfaire les exigences du réseau industriel.

Caractéristiques principales de la famille R-IN32M3

1) Intégration d’un système d’exploitation temps réel en matériel (HW-RTOS) et d’un accélérateur Ethernet Les systèmes de communications Ethernet industriel requièrent la prise en charge d’un grand nombre de tâches, d’une synchronisation temps réel à haute vitesse, et d’une faible consommation d’énergie. En implémentant en matériel, le traitement du système d’exploitation (OS) temps réel, qui autrement impose une charge très importante au processeur, et les traitements liés au protocole de communication Ethernet tels que le calcul de somme de contrôle (checksum) et le tri par en-tête, la vitesse de fonctionnement est accrue de 5 à 10 fois. Le pilote HW-RTOS est compatible μITRON. Il est prévu de supporter d’autres systèmes d’exploitation dans l’avenir.

2) Support multi-protocole (CC-Link IE, EtherCAT, EtherNet/IP, etc...) Le composant R-IN32M3-CL supporte le protocole CCLink IE : il intègre un circuit contrôleur esclave prenant en charge CC-Link IE Field. Il s’agit du standard de communication 1 Gbps Ethernet industriel qui est le plus rapide de l’industrie. Il est promu par la CC-Link Partner Association, une organisation japonaise pour les réseaux ouverts. De son côté, le R-IN32M3-EC, qui supporte la technologie EtherCAT, intègre un contrôleur esclave qui prend en charge le standard de communication Ethernet industriel EtherCAT.

Les deux composants sont dotés d’un processeur RISC 32 bits ARM Cortex-M3 (100 MHz), du périphérique de contrôle d’accès au support MAC avec commutateur à 2 ports de faible latence selon les spécifications des protocoles Ethernet industriel, et une mémoire embarquée de grande capacité. Le support par logiciel d’EtherNet/IP, FL-net et autres est en voie de finalisation. En plus de ces interfaces de communication supportant Ethernet industriel, des interfaces de communication telles que CC-Link, CAN, SPI (liaison série), et UART peuvent être également implémentées, permettant aux produits de la famille R-IN32M3 d’être utilisés comme portail d’accès d’un réseau Ethernet industriel.

3) R-IN32M3-CL avec 1 Gbps MAC et R-IN32M3-EC avec 10/100 Mbps EtherPHY Le composant R-IN32M3-CL, qui implémente en matériel le protocole CC-Link IE, comprend un contrôleur d’accès au support MAC 1 Gbps Ethernet ; ainsi les communications 1 Gbps Ethernet peuvent être réalisées en ajoutant un module externe 1 Gbps EtherPHY. Par contre, le circuit R-IN32M3-EC intègre 2 ports 10/100 Mbps EtherPHY, de ce fait aucun composant PHY externe n’est nécessaire et la carte module est de plus petite taille. Remarquons que le coût du matériel est globalement identique que la couche PHY soit interne ou externe.

[1] Le HW-RTOS utilise une technologie spécifique basée sur l’architecture ARTESSO de Kernelon Silicon.

[2] CC-Link IE est un réseau de terrain, à haute vitesse, qui peut gérer simultanément le contrôle et les communications basés sur Ethernet.

[3] Renesas Electronics utilise la technologie EtherCAT sous licence. EtherCAT est un standard de communication Ethernet industriel développé par Beckhoff, un constructeur d’équipements industriels situé en Allemagne.

[4] Le bus CAN est un standard pour les véhicules qui est promu par Robert Bosch GmbH en Allemagne.

[5] SSCNET III/H est un des standards de communication à grande vitesse pour les réseaux de contrôle de mouvement (motion control), développé par Mitsubishi Electric Corporation.

http://www.renesas.eu