傳統(tǒng)Windows平臺(tái)PC機(jī)主站方案存在功耗較高,便攜性差等問題,使得工業(yè)成本居高不下。針對(duì)該問題,提出了一種基于Xilinx Zynq-7000平臺(tái)構(gòu)建嵌入式EtherCAT主站的解決方案,具備低功耗,體積小,價(jià)格便宜等特點(diǎn),使得工業(yè)成本大大降低。該方案用Vivado配置FPGA硬件架構(gòu),使用PetaLinux構(gòu)建實(shí)時(shí)系統(tǒng)并通過BSP封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)的開放共享性,將IgH主站開源框架安裝到PetaLinux文件系統(tǒng),最后基于IgH開源框架設(shè)計(jì)應(yīng)用層程序構(gòu)建EtherCAT主站并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)具備良好的周期抖動(dòng)和實(shí)時(shí)性,能夠滿足大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)等工業(yè)設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求。 

【文章來源】：組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2020,(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

EtherCAT主站架構(gòu)

應(yīng)用程序開發(fā)通常有兩種方法,一種是通過IgH主站提供的字符設(shè)備完成主站功能,另一種是直接調(diào)用主站模塊接口作為內(nèi)核模塊運(yùn)行。本文使用字符設(shè)備與主站模塊通信,包括總線配置和周期任務(wù)的編寫。如圖2所示,總線配置通過應(yīng)用程序來完成,包括過程數(shù)據(jù)域配置、PDO條目注冊(cè)和從站信息配置。當(dāng)主站總線配置完成后,應(yīng)用程序還要負(fù)責(zé)周期性任務(wù)的設(shè)計(jì),周期性任務(wù)采用Linux系統(tǒng)時(shí)鐘中斷進(jìn)行控制,時(shí)鐘函數(shù)采用支持納秒級(jí)別的clock_gettime()和clock_nanosleep(),周期性任務(wù)模塊設(shè)計(jì)如圖3所示。其中t1/t2均為絕對(duì)時(shí)刻。

當(dāng)主站總線配置完成后,應(yīng)用程序還要負(fù)責(zé)周期性任務(wù)的設(shè)計(jì),周期性任務(wù)采用Linux系統(tǒng)時(shí)鐘中斷進(jìn)行控制,時(shí)鐘函數(shù)采用支持納秒級(jí)別的clock_gettime()和clock_nanosleep(),周期性任務(wù)模塊設(shè)計(jì)如圖3所示。其中t1/t2均為絕對(duì)時(shí)刻。應(yīng)用程序代碼設(shè)計(jì)流程如圖4所示。其中ecrt_master_slave_config()函數(shù)負(fù)責(zé)設(shè)置從站信息:包括從站別名、位置、廠商ID和產(chǎn)品ID,以便在多個(gè)從站相連時(shí)EtherCAT主站能夠?qū)ふ业教囟ǖ膹恼静⑴c之交換PDO數(shù)據(jù)。ecrt_slave_config_pdos()函數(shù)為每個(gè)從站配置同步數(shù)據(jù),其中SM2通道用于RxPDO過程數(shù)據(jù)同步,SM3通道用于TxPDO過程數(shù)據(jù)同步。ecrt_domain_reg_pdo_entry_list()函數(shù)負(fù)責(zé)為主站在新創(chuàng)建的過程數(shù)據(jù)域中注冊(cè)已經(jīng)定義的PDO條目,將每個(gè)從站的寄存器數(shù)據(jù)區(qū)域映射到應(yīng)用層空間,從而使主站程序可以通過讀寫變量來操作從站的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT的實(shí)時(shí)性研究[J]. 胡振豪,左小五,萬紅平.  軟件導(dǎo)刊. 2018(02)
[2]基于ARM+FPGA的EtherCAT主站設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 徐健,唐小琦,宋寶.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2016(06)
[3]基于AM3358處理器的嵌入式實(shí)時(shí)EtherCAT主站的構(gòu)建[J]. 李備備,欒勇,王超,王喆,鄭飂默.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2015(05)
[4]Linux實(shí)時(shí)搶占補(bǔ)丁研究及實(shí)時(shí)性能測(cè)試[J]. 張曉龍,郭銳鋒,陶耀東,劉生.  計(jì)算機(jī)工程. 2014(10)
[5]基于MicroBlaze的PetaLinux嵌入式操作系統(tǒng)移植[J]. 薛慧敏,武傳華,路后兵,尚東生.  微計(jì)算機(jī)信息. 2011(08)
[6]基于Linux的EtherCAT主站的研究[J]. 馬春敏,康存鋒,黃旭東,鄭學(xué)科,楊建武,費(fèi)仁元.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2011(08)



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