ST IO-Link 通信主站整体解决方案

本文主要介绍工业系统中用到的ST IO-Link 通信主站整体解决方案。 ST与协议站的专业厂家TEConcept和代理商Arrow一起定制的一个交钥匙方案--即利用ST的MCU和STM32L4，Arrow将TEConcept的主站协议站烧写入该MCU，并命名为IOLM4P，即为带协议站的ASIC。Arrow也做了一套IOLM4P加4个L6310的评估板套件，可以作为四端口的IO-Link主站协议站进行评估测试。

这个IO-Link的硬协议方案就是使用了支持IO-Link协议版本V1.1.2的四端口主站控制器的ASIC,型号为IOLM4P。它是基于STM32L4，由Arrow来进行定制和烧写的。其后续版本也会随着IO-Link 协议站版本的升级进行迭代升级。它与主控制器之间通过SPI接口进行通信，主控制器再通过工业现场总线，也就是说EtherNet IP和ProfiNet这类总线与PLC系统进行相连。

使用这个方案可以极大加快主站的设计和软件开发流程，因此也可以更容易地通过IO-Link 协会的一系列相关的功能认证，这样就节省了整个项目的综合成本。 利用这个IOLM4P的ASIC，ST开发了一个完整的八端口主站的产品级参考设计。一个IOLM4P的协议站ASIC可以支持4路IO-Link主站端口，因此我们就使用了两片这样的ASIC，每片连接4个L6360，总共可以支持8路的IO-Link端口。对于它L+的供电，我们使用了VN808CM这种可八路输出的智能开关。

一个芯片就可以支持8路的L+的对外供电。这个供电是作为IO-Link从站的电源供电的输出。而对于上位机，ST使用的是型号为STM32F76的MCU。可以利用它来支持以太网或者现场的工业网络总线。这个板上还有USB口，它可以连接电脑，使用TEConcept的IO-Link tool、IO-Link control Tool进行测试和配置。同时，这板上还有ST的电源芯片L7986。

它输出端口的ESD保护是使用了SPT01-335，另外还有一些USB和EtherNet的USB保护器件。对于其他对外的端口，我们使用了一些TVS管进行保护。如果需要使用到这样一套8端口的完整方案，可以直接联系我们。我们能够提供完整的软硬件配套方案和相关的技术支持，帮助客户快速实现产品量产。

该参考设计配合TEConcept IO-Link control Tool的使用，在连接好之后，可以打开每一个端口，选择每个端口对应的IODD文件,导入文件并Power On，选择IO-Link，最后这个设备就可以上线了。 相应的第二个端口，也要选择对应的IO-Link设备去导入IODD文件并PowerOn，同样也可以看到相关信息。依次打开每一个端口，选择对应端口的所连接设备的IODD文件,把文件导入后就可以看到这个设备的描述信息。Power On之后，再选择IO-Link设备齿轮，于是就能收到IO-Link 的设备信息，从而读取IO-Link 传入的一些数据等。每一个对应端口都是进行同样的操作。

打开之后等待一会儿，就可以看到相关raw data信息，也可以是传感器的信息。不同传感器的信息都可以被看到。 对于后面两个新端口，也同样选择端口所连接的IO-Link 设备，选择IO-Link之后就能打开。可以看到，这个raw data上的信息呈现在用户界面的数据窗口中。最后两个端口也是同样的步骤，把这两个端口所选的NUCLEO Demo 板的IODD导入进去。这个demo 板上会有几个传感器，想读取哪个传感器，就选择所要的传感器。从下面的PD input可以看到读取的一些数据信息。 对于不同的传感器，可以通过同样的方法来读取数值。数据和参数也是参照同样的流程。TEconcept 的IO-Link Tool中每一个传感器的数值都可以在PD input里看到。

选择需要的传感器，也可以点击感兴趣的数据进行读取。右下角有一个PDoutput选项可以输出数据。数据是不断变化的。 由IO-Link协议站提供商TMG及其国内代理虹科合作开发的软协议的IO-Link 主站方案使用了STM32H743或者753的MCU拥有八个串口，可以连接八路的L6360，从而只需要一个MCU就可以支持8路的IO-Link通道。其L+的供电也是利用了VN808八路输出智能开关，这样的话，芯片就可以支持八路的L+对外的IO-Link从站电源的供电输出。在连接上层PRC设备的现场工业总线上，我们可以选择不同的接口芯片来支持不同的工业现场总线，比如说perfect EtherNet/IP或者加上一个ET1100来支持EtherCAT都可以。对于这个单板的24v电源降压，我们可以使用A27986A这样一个电源芯片。

IO-Link对外的EST保护也可以使用SPT01-335。还有网口和其他对外接口，我们也都有相关的ESD保护器件、TAVS管等。这种方案的主站协议站需要和主站协议站厂家，比如说TMG、TEConcept、亚信等主站协议站厂家去协商。这样的话，主站协议站的购买方式和价格可以帮你掌握相关软件代码，并与一些现场总线集成到你的产品中去。

亚信的EtherCAT转IO-Link主站的方案（见上图）使用了一个型号为AX58400的主控制器,里边封装一个STM32H755，再加上一个EtherCAT的从站控制器的SIP。这个SIP的上面可以连接到EtherCAT的主站，下面可以接8个L6360来支持8路的IO-Link接口，这样就可以形成一个单芯片的方案，可以支持EtherCAT的从站作为IO-Link主站的方案。  

编辑：黄飞