Интеграция EtherCAT на NVIDIA Jetson Nano с контроллером LAN9252
Платформа:
- NVIDIA Jetson Nano — одноплатный компьютер для Edge-AI, сочетающий GPU NVIDIA, ARM-процессор и богатые интерфейсы для встраиваемых и промышленных применений.
- LAN9252 — двухпортовый EtherCAT Slave Controller с интерфейсам SPI, обеспечивающий детерминированный real-time обмен данными между промышленными сетями EtherCAT и встраиваемыми системами.
- Проект разработан с использованием Altium Designer.
- Embdded Linux: OE4T — OpenEmbedded for Tegra, SOES EtherCAT.
Клиент и бизнес проблема
Компания выступает как разработчик и системный интегратор решений для промышленной автоматизации и Edge-AI, специализируясь на создании программно-аппаратных платформ для промышленной визуализации, распределённых систем управления и интеграции с EtherCAT-сетями. Решения ориентированы на сложные технологические линии с требованиями к детерминированному обмену данными, масштабируемости и глубокой кастомизации. В рамках проекта стояла задача внедрения вычислительной Edge-AI платформы на базе NVIDIA Jetson Nano с поддержкой EtherCAT для прямой интеграции с промышленным оборудованием и контроллерами.
При использовании стандартных промышленных решений были выявлены следующие ключевые ограничения:
- Высокая стоимость готовых Edge-IPC решений от крупных вендоров (Siemens, Beckhoff, Schneider Electric), особенно при масштабировании и серийных поставках.
- Ограниченная гибкость аппаратной и программной архитектуры: фиксированные конфигурации, закрытые BSP и ограничения на интеграцию собственных real-time сервисов и протоколов.
- Зависимость от вендоров и отсутствие контроля над жизненным циклом ОС, драйверов и сетевого стека, что критично для долгосрочных промышленных проектов.
Решение
В рамках проекта была разработана собственная мезанинная плата для Jetson Nano, обеспечивающая прямое подключение к EtherCAT-сети. Параллельно был создан кастомный Yocto-дистрибутив на базе OE4T с поддержкой LAN9252 и интеграцией SOES, что позволило обеспечить детерминированный обмен данными и предсказуемые задержки в промышленной сети. Архитектура платформы позволила запускать Edge-алгоритмы (аналитика, фильтрация, предобработка данных) непосредственно на Jetson Nano, снижая нагрузку на верхний уровень АСУ ТП и облачные сервисы.
Аппаратная платформа:
- NVIDIA Jetson Nano — одноплатный компьютер для Edge-AI с GPU NVIDIA и ARM-процессором.
- Мезанинная плата с LAN9252 — двухпортовый EtherCAT Slave Controller с интерфейсом SPI.
- Проектирование аппаратной части выполнено в Altium Designer.
Программная платформа:
- Embedded Linux (Yocto/OE4T — OpenEmbedded for Tegra).
- Интеграция SOES (Simple Open EtherCAT Slave) для реализации EtherCAT-стека.
- Кастомный дистрибутив Linux с контролем версии ядра, драйверов и сетевых сервисов.
Ценность для клиента
Для производителя Edge-AI/Industrial IPC-платформ:
- Быстрый вывод на рынок Edge-AI решений с поддержкой EtherCAT.
- Снижение себестоимости и сроков разработки за счёт использования NVIDIA Jetson Nano как готовой высокопроизводительной вычислительной платформы.
- Полный контроль над аппаратной архитектурой (мезанинная плата с LAN9252) и программным стеком (Yocto/OE4T).
Для конечного заказчика (завод):
- Прямая интеграция Edge-узла в EtherCAT-сеть без внешних шлюзов и протокольных преобразователей.
- Предсказуемое поведение Edge-платформы в составе промышленной системы.
- Детерминированный real-time обмен данными с полевыми устройствами.
Итог: разработана и внедрена промышленная Edge-AI платформа на базе NVIDIA Jetson Nano с поддержкой EtherCAT, которая благодаря открытой архитектуре, кастомному Embedded Linux (Yocto/OE4T) и собственной аппаратной реализации позволила заказчику снизить совокупную стоимость владения и заложить основу для масштабируемых AI-ориентированных решений в условиях серийного промышленного производства.
Связаться с нами