簡介

PROFINET是由PI（PROFIBUS和PROFINET International）組織開發和推廣的工業以太網標準，廣泛應用于工業自動化領域。

P-Net協議是一個開源的PROFINET實現，專門用于嵌入式設備的實時網絡通信。它是一個開源項目（p-net），目標是提供一個輕量級的PROFINET協議棧實現，使得開發者能夠在嵌入式平臺上快速集成PROFINET功能。

在本示例中將使用P-Net軟件包來實現PROFINET主從站通信。

前期準備

軟件環境：

CODESYS（profinet主站模擬）

CODESYS

CODESYS Gateway（網關設備）

CODESYS Control Win SysTray（軟PLC設備）

Npcap（該軟件是運行CODESYS必須的，需要提前安裝好！）

硬件環境：

FSP配置

打開工程配置文件configuration.xml，新增r_gamc Stack：

點擊g_ether0 Ethernet，配置中斷回調函數為user_ether0_callback：

下面配置phy信息，選擇g_ether_phy0，Common配置為User Own Target；修改PHY LSI地址為1（根據原理圖查詢具體地址）；設置phy初始化回調函數為ether_phy_targets_initialize_rtl8211_rgmii()；同時設置MDIO為GMAC。

配置g_ether_selector0，選擇以太網模式為交換機模式，PHY link設置為默認active-low，PHY接口模式設置為RGMII。

網卡引腳參數配置，選擇操作模式為RGMII：

ETHER_GMAC配置：

RT-Thread Settings 配置

雙擊打開 RT-Thread Settings，在搜索欄檢索p-net軟件包并使能，下面是相關用戶配置信息說明；

Default netif name for p-net：p-net 網卡設備接口名稱，默認為 e00 ；

Enable pnet sample board config：p-net app 用戶LED及按鍵配置；

Default root filesystem path for p-net：p-net 文件系統配置，默認使用 ramfs ，默認分配 8K 內存空間；

P-NET sample slave network ip config：p-net 從站設備靜態IP配置（請關閉 RT_LWIP_DHCP 功能，使用靜態IP）

下面我們還需要配置禁用dhcp功能并使用靜態IP，點擊組件->使能lwip堆棧，選擇禁用DHCP；

完成上述配置后，將程序編譯下載至開發板。

網絡配置

我們使用一根網線連接開發板與PC，同時在PC端配置靜態IP：

檢查開發板端的 IP 信息，并測試聯通性：

軟PLC啟動

CODESYS簡介：CODESYS是德國3S公司開發的PLC軟件，集成了PLC邏輯、運動控制、組態顯示等功能。CODESYS，全稱為“Controller Development System”，是一種基于 IEC 61131-3 標準的工業自動化編程工具。它不僅支持多種編程語言（如梯形圖、結構化文本、功能塊圖等），還提供了豐富的庫和功能模塊，幫助工程師快速開發和調試 PLC（可編程邏輯控制器）和工業控制系統。CODESYS 的靈活性和強大功能使其成為工業自動化領域廣泛使用的開發平臺。

CODESYS創建標準工程

請確保已安裝CODESYS軟件，安裝之后下面這三個是我們需要用到的軟件：

CODESYS V3.5 SP20 Patch 3：Profinet 主站模擬

CODESYS Gateway V3：網關設備

CODESYS Control Win V3 -x64 SysTray：軟PLC設備

首先打開 CODESYS V3.5 SP20 Patch 3，依次選擇 -> 新建工程 -> Projects -> Standard project ，配置工程名稱及位置后點擊確定：

彈出下面這個彈窗后保持默認配置(CODESYS Control Win V3 (CODESYS) / x64 (CODESYS))點擊確定：

注意：如果您購買了CODESYS Control RTE SL（http://store.codesys.cn/codesys/store/detail.html?productId=58），可選擇設備：CODESYS Control RTE V3 (CODESYS) / x64 (CODESYS)，正常評估用途可選擇不安裝此擴展包，選擇 CODESYS Control Win V3 (CODESYS) / x64 (CODESYS) 設備創建即可。

創建成功后就可以看到主界面了：

Gateway 及 軟PLC 啟動

依次打開下面兩個軟件：

CODESYS Gateway V3（右鍵 Start Gateway）

CODESYS Control Win V3 -x64 SysTray（右鍵 Start PLC）

回到 CODESYS 主站軟件，雙擊 Device(CODESYS Control Win V3 x64) -> 通信設置 -> 掃描網絡：

彈出設備用戶登錄窗口后，配置用戶名和密碼（用戶自定義）：

檢查網關設備及軟PLC設備是否在線：

profinet GSDML文件添加

GSD(Generic Station Description file)：即通用站點描述文件，主要用于PROFIBUS DP（GSD文件）和PROFINET IO（GSDML文件）通信，作為描述文件，是PLC系統中CPU模塊和IO模塊之間的橋梁，通常包括通道數據、參數數據、診斷數據以及用戶自定義數據。

本項目的 GSDML文件位于如下路徑：

..\src\ports\rtthread\pn_dev

選擇設備存儲庫安裝描述文件，選擇上述路徑下的 GSDML-V2.4-RT-Labs-P-Net-Sample-App-20220324.xml 文件。

安裝成功后可以看到 p-net 從站描述文件：

設備添加

Ethernet添加：左側導航欄點擊Device并右鍵添加設備，選擇以太網適配器；

圖20-13 Ethernet添加

PROFINET IO主站添加：右鍵左側導航欄中的Ethernet，選擇PN-Controller

PROFINET IO從站添加：右鍵左側導航欄中的 PN-Controller，選擇 P-Net-multiple-module sample app

任務響應

Main Tasks 配置：左側導航欄選擇 Application -> 任務配置 -> 雙擊MainTask(IEC-Tasks)，優先級設置為1，類型選擇循環，周期選擇 4ms；

Profinet_CommunicationTask 配置：雙擊 Profinet_CommunicationTask(IEC-Tasks)，優先級設置為14，類型選擇循環，周期設置為 10ms。

網絡配置

Ethernet 配置：雙擊左側導航欄中的Ethernet(Ethernet) -> 通用，修改網絡接口為連接到開發板的以太網端口；

PN_Controller 配置：雙擊左側導航欄 PN_Controller(PN-Controller) -> 通用，并正確修改默認從站IP參數的區間，根據提示修改即可。

P-Net 從站網絡配置：雙擊左側導航欄 P-Net-multiple-module sample app -> 通用， 修改IP參數為開發板IP

工程編譯并啟動調試

step1：工程上方導航欄選擇 編譯-> 生成代碼

step2：選擇 在線 -> 登錄

step3：點擊 調試 -> 啟動

此時就可以看到 PN 主站已經上線成功

profinet 從站應用啟動

開發板端上電后，一旦檢測到網卡 link up，則會自動啟動 PN 從站：

PN協議棧運行demo

這里我們使用 CODESYS軟件來測試 PN 的主從站交互。

LED閃爍

回到 CODESYS 軟件，左側導航欄選擇 PN_Controller，右鍵點擊掃描設備，單擊設備名后點擊閃爍LED：

此時的開發板端（PN從站IO）可以看到日志輸出，并伴隨板載User LED閃爍：

從站 I&M(標識和維護) 數據修改

依然是掃描設備界面，我們點擊左下角的 I&M，修改信息并寫入 I&M：

同時 PNIO 會更新從站配置信息：

我們再次點擊查看 I&M，即可發現 I&M 修改成功！

PLC編程及PNIO控制

首先我們點擊左側面板的Device->PLC邏輯->Application->PLC_PRG(PRG)，使用ST語言編程，編寫變量及程序代碼：

變量定義：這些變量定義了按鈕的輸入狀態（in_pin_button_LED），LED 的輸出狀態（out_pin_LED）以及控制 LED 是否閃爍的狀態變量（flashing）。振蕩器狀態（oscillator_state）和振蕩器周期計數器（oscillator_cycles）用來實現定時閃爍效果。

程序定義：

首先在每次循環中，oscillator_cycles 增加 1。當計數器超過 200 時，重置計數器并切換 oscillator_state 的狀態（TRUE 或 FALSE），實現周期性變化；

如果按鈕被按下（in_pin_button_LED 為 TRUE），并且在上一周期按鈕狀態是 FALSE，則切換 flashing 狀態。即每次按鈕按下時，切換 LED 是否閃爍的狀態。

如果 flashing 為 TRUE，則 LED 會根據振蕩器狀態 (oscillator_state) 閃爍；如果 flashing 為 FALSE，LED 直接關閉。

在每次循環結束時，將當前按鈕的狀態保存在 in_pin_button_LED_previous 中，以便在下次判斷按鈕按下的事件。

工程中的配置位置如下圖所示：

接下來我們還需要添加一個內置的IO模塊，右鍵點擊P_Net_multi_module_sample_app然后添加一個IO模塊（DIO 8xLogicLevel），如下圖所示：

接下來雙擊DIO_8xLogicLevel節點，選擇PNIO Module I/O映射，編輯Input Bit 7和Output Bit 7并綁定PLC變量：

接著我們點擊上方導航欄的編譯->生成代碼，然后選擇在線->登錄，運行查看現象；

接下來回到CODESYS，再次雙擊Device->PLC邏輯->Application下的PLC_PRG(PRG)，此時便可動態觀察程序運行狀態，例如我們按住etherkit開發板上的KEY0，可以發現in_pin_button_LED及in_pin_button_LED_previous 這兩個變量值為FALSE，此時再松開KEY0，可以發現flashing值反轉一次。