瑞萨RX MCU功能安全解决方案之FSoE应用软件包（1）

01什么是FSoE

首先，我们来看什么是FSoE。FSoE（Safety over EtherCAT）定义了一个安全的通信层，用于在EtherCAT设备之间传输安全的过程数据。FSoE是一项由EtherCAT技术集团（ETG）支持的开放技术。

FSoE安全协议处理需要冗余硬件配置。

FSoE是一种用于在EtherCAT设备之间传输过程数据的安全协议，由EtherCAT技术集团发布和控制。对于FSoE协议的处理，需要冗余的MCU架构。

在EtherCAT帧中，安全和非安全的过程数据是混合的。每个从设备从EtherCAT帧中提取并处理相应的数据单元。例如，FSOE帧包含了安全协议数据单元，后面简称安全PDU。

02FSoE应用软件包

内容

Renesas FSoE应用软件包可在EtherCAT从设备上使能FSoE功能。FSoE应用软件包，包括IEC61508认证的FSoE应用软件、安全手册、用户指南、认证文档，以及两个示例软件（网络通信IC接口和数据I/O接口），和软件开发手册。使用这个FSOE应用软件包，您可以轻松构建安全的远程I/O。以检查FSoE应用软件包的操作。

*1 : 捆绑了两个示例应用程序，以检查FSoE应用程序软件的操作

- 网络通信IC接口：演示网络通信IC与RX MCU之间的数据交换

- 数据I/O接口：演示安全数据输入/输出

*2 : 不包括功能安全认证文件

概述

瑞萨FSoE应用软件包与ETG 5100 V1.2.0兼容。

瑞萨FSoE应用软件包获得了功能安全认证，不仅包括协议栈部分，还包括FSoE Slave控制部分。

FSoE slave控制功能：

1FSoE slave状态管理和数据流控制

2与其他用户应用程序的数据传输/接收控制

3两个MCU之间的FSoE数据交换

4FSoE应用软件本身的运行诊断

FSoE协议栈功能：

1输入安全PDU*的诊断和安全数据的提取

2输入安全数据的CRC计算和返回安全PDU的生成

* PDU : Protocol Data Unit

必要的资源

下表展示了FSoE应用软件包所需的MCU资源。所需的RAM大小因安全数据大小而异。FSoE应用软件包使用串行通信、DTC和CRC模块在MCU之间传输数据。

*1: RAM大小根据要通信的安全数据的大小而增加

*2: SCI = 串行通信接口

用户不能使用FSoE应用软件使用的SCI通道

*3: DTC = 数据传输控制器

用户不能使用FSoE应用软件使用的DTC通道

*4: CRC = 循环冗余检查

用户可以使用FSoE应用软件使用的CRC模块

尽管用户不允许使用FSoE应用软件包所使用的串口和DTC通道，但用户可以使用CRC模块

订购号码

购买FSoE应用软件套件时，请使用以下订购号码。

订购号码在所有RX组MCU中都是通用的，但需要注意一下支持的编译器，以及编译器的版本。

软件配置

下表展示了FSoE应用软件包的功能。

FSoE应用软件包与前面介绍的功能安全平台软件要一起使用。要处理安全网络数据，必须具有冗余MCU配置。利用功能安全平台软件，您可以使冗余MCU配置更加简单快捷。

Renesas FSoE应用软件包还包括两个示例软件，可帮助用户快速开发安全的远程I/O产品。这两个示例软件可直接应用在功能安全平台软件之中。

System Configuration

使用FSoE应用软件包中包含的两个示例软件实现安全的远程I/O产品时的配置示例。

示例1: Safety远程I/O配置

在本例中，与EtherCAT主机的通信由专用EtherCAT通信IC执行，而不是由RX MCU执行。

PDU : Protocol Data Unit

可以看到，硬件上由EtherCAT主机、EtherCAT通信IC，两个RX MCU组成。

软件上，左侧的MCU运行，功能安全平台软件、FSOE应用软件、网络通信IC接口示例程序和数据IO示例程序。右侧的MCU运行，功能安全平台软件、FSOE应用软件、和数据IO示例程序。

运行在两个MCU中的功能安全平台软件通过串口进行交叉监控，运行在两个MCU中的FSOE应用软件通过串口进行数据交换。

示例2: Safety远程I/O配置（使用RX72M）

下图是RX72M与EtherCAT主机通信并实现安全远程I/O时的配置示例。

＊1: 此软件未在FSoE应用程序中绑定

PDU : Protocol Data Unit

由于RX72M含有EtherCAT接口，不需要专用的EtherCAT通信IC，因此可以降低设备成本。

可以看到，硬件上由EtherCAT主机，两个RX MCU组成。软件上，左侧的MCU运行，功能安全平台软件、FSOE应用软件、数据IO示例程序和Ethercat通信软件。右侧的MCU运行，功能安全平台软件、FSOE应用软件、和数据IO示例程序。

运行在两个MCU中的功能安全平台软件通过串口进行交叉监控，运行在两个MCU中的FSOE应用软件通过串口进行数据交换。