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IO-Link Master Software

Unsere IO-Link Master Software hat den weltweit größten Verbreitungsgrad und ist für die unterschiedlichsten Architekturen einsetzbar. Neben der portierbaren universellen Lösung bieten wir unsere In-Design-Solution an. Hier wird der IO-Link Master auf einem separaten Mikrocontroller realisiert, der über eine serielle Schnittstelle mit einem Host-Controller kommuniziert. Die Lösung kommt mit Schaltplan, gebrauchsfertiger Firmware, Host-Treiber-Source-Code sowie Testreport. Diese Lösung ermöglicht Ihnen die kürzeste Markteinführungszeit.

IO-Link Master Software V3

Wir bieten zum einen unsere IO-Link Master Software V3 an. Diese besteht aus dem Kommunikations-Stack, Frame/Message Handler, Standard Master Interface (SMI) sowie einem Interface zur Anbindung des IO-Link Master Conformance Test und zur Anbindung eines IO-Link Engineering Tools.

Einzig muss die Hardwareanpassung (Board Support Package), die interne Kommunikation des Systems, die Verbindung zum Master-Testsystem und die Speicherbehandlung für nichtflüchtige Daten gerätespezifisch implementiert werden. Gerne können wir auch dies innerhalb eines Projektes für Sie übernehmen.

IO-Link Master Stack

Unser IO-Link-Master-Stack ist hoch portabel entwickelt und wird bereits auf vielen Plattformen verwendet wie Renesas V850, Rx, 78K0R, R32, RZ/N, ST-Mikroelektronik STM32 Cortex M3, M4 und H7, Mikrochip PIC 32, ATMEL ATSAM4, Infineon XE165 / 167, Cypress-Fujitsu 16FX, Xilinx MicroBlaze, Altera NIOS 2, NXP LPC1700 / 1800, TI Sitara, AMIC und andere.

Standardized Master Interface (SMI)

Das „Standardized Master Interface“ (SMI) wurde in der IO-Link Spezifikation (V1.1.3; Jun19) erstmals spezifiziert, ist mandatory und soll die Integration in übergeordnete Systeme sowie den IO-Link Master Test erleichtern.

Die Applikationsschnittstelle (API) der neuen Version 3 der TMG TE IO-Link Master Software folgt dieser Spezifikation.

Frame/ Message Handler

IO-Link ist eine Halbduplex serielle Kommunikation. Als Leitungstreiber (Transceiver) wird pro Port prinzipiell nur ein Pegelwandler und im Mikrocontroller ein UART benötigt. Um mehrere Kanäle zu bündeln und Mehr-Port Treiber anbieten zu können gibt es Transceiver mit einem sogenannten Framehandler. Hier sind mehrere UARTs im Transceiver integriert und der Anschluss an den Mikrocontroller erfolgt über SPI.

  • Verwendung des UART des Mikrocontroller mit der IO-Link-Phy als reiner Pegel-Wandler
    • In dieser Betriebsart wird der Framehandler des TMG-IO-Link-Master-Stacks verwendet
    • IO-Link-Frames werden vom Mikrocontroller aufgebaut und über den UART des Controllers gesendet/empfangen
  • Verwendung eines in der IO-Link-Phy enthaltenen Framehandlers
    • In dieser Betriebsart spricht der MicroController über SPI mit der Phy und diese behinhaltet den Framehandler und UARTs
    • Dies hat den Vorteil, dass der Mikrocontroller weniger serielle Schnittstellen benötigt

Bei wenigen Ports (z.B. 2) ist UART einfacher und performanter. Bei mehreren Ports scheitert die Lösung über UART oft schon an der Anzahl der verfügbaren UART-Schnittstellen im Mikrocontroller. Auch ist das Zeitverhalten bei der Lösung mit Framehandler etwas unkritischer.

Der TMG IO-Link Master-Stack unterstützt sowohl Transceiver mit und ohne Framehandler. Für die Transceiver mit Framehandler von Maxim und Dialog sind entsprechende Module im Stack integriert. Im Board Support Package muss nur der UART- oder SPI-Treiber implementiert werden.

IO-Link Mastergerätebeschreibung (IOLM) und IOLM-Checker

Für die Integration von IO-Link Mastern in das IO-Link Device Tool V5.1 - PE gibt es eine Gerätebeschreibung (IOLM). Ähnlich wie für die IODD gibt es ein Checker-Tool. Die Spezifikation für die IOLM und der IOLM-Checker ist ebenfalls Teil des Lieferumfangs.

TMG Protokoll SMI-TCP

Mit der neuen Version 3 unserer IO-Link Master Software liefern wir den Kommunikations-Stack für das SMI-TCP Protokoll von TMG TE. Dies dient sowohl der Anbindung an das IO-Link Device Tool V5.1, dem IO-Link Master Test und kann auch für die Kommunikation zu Edge-Gateways verwendet werden.

Das SMI-TCP zeichnet sich aus durch:

  • Hohe Robustheit bei hochbelastetem Netzwerk- oder Funkbetrieb
  • Unterstützung von modularen Systemen
  • Konform zum Standardized Master Interface (SMI)
  • Herstellerspezifische Masterfunktionalität möglich
  • Identifikation von Kopfstation und Modulen
  • Mehrere Verbindungen möglich
    • IO-Link Device Tool V5.1 und IT-Kommunikation gleichzeitig
    • Edge-Gateway-Verbindungen
    • Industrie 4.0 Anwendungen

Für die Anbindung eines Engineering-Tools könnte theoretisch auch die Feldbuskommunikation, OPC UA oder IO-Link JSON verwendet werden. Dagegen sprechen fehlende Funktionalitäten, Komplexität, Footprint und Performance.

TMG Test Adapter SMI-TCP

Um das IO-Link Master Testsystem verwenden zu können ohne nur für den Test ein spezifisches Protokoll integrieren zu können, haben wir den TMG Test Adapter SMI-TCP entwickelt, der als Windows 10 Anwendung das Testprotokoll des IO-Link Master Test Systems auf SMI-TCP adaptiert.

  • entspricht der IO-Link-Spezifikation V1.1.3
  • enthält das Standard Master Interface (SMI)
  • unterstützt alle IO-Link Master Funktionen und Telegrammtypen
  • Data Storage (Parameter Server)
  • alle Bitraten (230.4, 38.4, 4.8 Kbit)
  • 400μs Zykluszeit bei 230kBit/s
  • kann IO-Link Version 1.0 Devices bedienen
  • Die Anzahl der Ports hängt nur von den μC-Ressourcen ab
  • ist einfach auf verschiedene Mikrocontroller-Plattformen zu portieren
  • kann mit allen IO-Link Transceivern verwendet werden. Es gibt Schnittstellen speziell für den Frame-Handler-Betrieb bei Transceivern wie z.B. von Dialog oder Maxim
  • konsequente Trennung von Kommunikations-Stack und Hardwareanpassung
  • der Kommunikations-Stack muss für die Portierung auf verschiedene Plattformen nicht geändert werden
  • benötigt kein Betriebssystem
  • Beispiel: ARM M7, 32bit, Compiler Einstellung: optimiert
    • Flash: 24 Kbyte
    • RAM: 1,5 Kbyte
      • Zusätzlicher RAM pro Port: ca. 1,6 Kbyte data + 2Kbyte data storage →3,6 Kbyte
      • Beispiel: Master mit 4 Ports: 1,5 + 4 * 3,6= 15,9 Kbyte →ca. 16 Kbyte
  • Quellcode in ANSI-C
  • PDF-Dokumentation
  • Die Hardware-Anpassung wird als Template geliefert und muss jeweils angepasst werden

IO-Link Master
In-Design Solution V3

IO-Link Master In-Design Solution Zum anderen bieten wir eine sehr komfortable In-Design Solution mit gebrauchsfertiger Firmware an. Hierzu stellen wir den Schaltplan unseres IO-Link Master Moduls zur Verfügung, so dass dieses in Ihre Geräte integriert werden kann. Wird der Schaltplan exakt umgesetzt, so kann unsere Firmware unverändert verwendet werden. Dabei wird der IO-Link Master auf einem separaten Mikrocontroller realisiert, der über eine serielle Schnittstelle mit einem Host-Controller kommuniziert. Für diese Lösung stellen wir auch den Protokolltestbericht zur Verfügung, auf den in der Herstellererklärung verwiesen werden kann. Diese Lösung ermöglicht die kürzeste Markteinführungszeit.

Es wird ein Schaltplan für die Hardware mit Mikrocontroller, Transceiver und EEPROM für die IO-Link Master Funktionalität sowie die dazu passende Firmware geliefert. Die Firmware kann unverändert verwendet werden. Sie wird als ausführbarer Code geliefert und besteht aus der IO-Link Master Software und einem Bootloader zum Update der IO-Link Master Software.

Der IO-Link Master Controller ist über eine serielle Schnittstelle (SPI) mit seinem Host-Controller verbunden über die auch das Firmware-Update erfolgen kann. TMG TE entwickelt und testet die Software auf einer Hardware basierend auf dem gelieferten Schaltplan und stellt mit jeder neuen Firmware-Version einen Protokolltestbericht zur Verfügung. Dieser kann in der Hersteller-Erklärung referenziert werden. Dies ist natürlich nur dann möglich, wenn der Schaltplan und die Firmware unverändert verwendet wurden. Deshalb wird die Firmware als ausführbarer Code geliefert. Für den Host-Controller gibt es den Treiber als Source-Code. Dieser kann leicht an die jeweilige Plattform angepasst werden.

Wie bei dem IO-Link Master Stack (für beliebige Plattformen) liefern wir für die Intergration in das IO-Link Device Tool V5.1 den Protokoll-Stack für das SMI-TCP. Zur Erstellung der dann notwendigen Mastergerätebeschreibung (IOLM) gehören sowohl die Spezifikation, das XML-Schema und der IOLM-Checker zum Lieferumfang.

  • Verwendung als „Black Box“
    • Wir liefern ausführbaren Code. Alle Protokoll-Tests werden gemäß Testspezifikation durchgeführt
    • Der Testbericht von TMG TE kann für die Herstellererklärung referenziert werden
  • Bei Bedarf kann der Quellcode zusätzlich erworben werden
  • Die Firmware besteht aus:
    • IO-Link Master Firmware
      • TMG IO-Link Master Stack
      • Ansprache des nichtflüchtigen Speichers z.B. für Data Storage
      • IO-Link Master Applikation , Abbildung der IO-Link Master Funktionalität auf die SPI Kommunikation zum Host Controller
      • SPI Kommunikation zum Host Controller
      • Bedienung von zusätzlichen digitalen IO Kanälen
      • Board Support Package
    • Bootloader
      • Firmware Update der IO-Link Master Funktionalität via SPI
  • Software für den Host-Controller
    • Host Library und SMI-TCP Stack
      • Trennung von Logik und Hardwareanpassung
      • Leicht portierbar auf viele Plattformen
  • Verwendeter Mikrocontroller: STM32F4 oder STM32G4
  • Verwendeter Transceiver: Analog Devices/Maxim MAX14819A
  • Skalierbar von 2 bis 8 Ports
  • Dokumentation als PDF
  • Bootloader Image + IO-Link Master Firmware Image zum Programmieren in der Produktion
  • IO-Link Master Firmware Image für das Update über SPI
  • Software für den Host-Controller
    • Host Library
      • Quellcode in ANSI-C
      • ist einfach auf verschiedene Mikrocontroller-Plattformen zu portieren
    • SMI-TCP Stack: Portierbarer C-Quellcode
  • Hardware Schaltplan und Stückliste

IO-Link Gateway Applications

Auf der Grundlage unser Basis-Technologie wie dem Master Stack oder auch dem PROFINET IO Device Stack sowie EtherNet/IP Adapter Stack können wir Ihnen entsprechende IO-Link Gateway Applications als Optionspaket anbieten.

Die Abbildung zeigt die prinzipielle Architektur. Sie beschreibt alle relevanten Elemente der Firmware. Teilweise sind die Elemente als TMG-Produkt (Lizenz) verfügbar. Andere Elemente haben wir in vielen Projekten realisiert, sind aber nicht als Produkt/Lizenz verfügbar, da diese kundenspezifisch angepasst wurden. Daher können wir nach Klärung der Anforderungen gerne ein passendes Angebot erstellen. Das gleiche gilt für das Board-Support-Package (BSP): Für einige Plattformen haben wir dies bereits realisiert, aber dies ist immer plattform- und hardwarespezifisch.

RTOS und TCP/IP sowie z.B. SNMP sollten für die Hardwareplattform verfügbar sein oder müssen portiert werden. Oft kann Open Source verwendet werden, aber auch kommerzielle Software.

 



Folgende IO-Link Gateways sind verfügbar:

  • Technische Daten
    Implementierung der PROFINET IO-Link Integration entsprechend der aktuellsten Spezifikation:
    • IO-Link-Integration-for-PROFINET_Ed2_2832_dV11_Oct19
  • Lieferumfang
    • Quellcode in ANSI-C
    • PDF-Dokumentation
    • EDS Datei
  • Lieferumfang
    • Quellcode in ANSI-C
    • PDF-Dokumentation
    • EDS Datei
  • Lieferumfang
    • Quellcode in ANSI-C
    • PDF-Dokumentation
    • ESI Datei