基于Linux的EtherCAT主站的研究

圖5應(yīng)用程序?qū)χ鲝恼镜呐渲昧鞒?p>

圖6從站同步管理信息

4．1．4 SDO配置

SDO是COE協(xié)議的非周期數(shù)據(jù)傳輸方式(郵箱傳輸方式)。通過SDO可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置與讀取。為了能夠在周期任務(wù)程序中直接對(duì)某個(gè)參數(shù)進(jìn)行操作，應(yīng)用程序需要在配置階段創(chuàng)建一個(gè)針對(duì)該參數(shù)的SDO請(qǐng)求，并設(shè)置請(qǐng)求超時(shí)的時(shí)間。

4．2周期任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

4．2．1實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用程序需要一個(gè)高實(shí)時(shí)性的定時(shí)器，定時(shí)調(diào)用周期任務(wù)。在不采用RTLinux和RTAI等實(shí)時(shí)內(nèi)核的情況下，為了保證高的實(shí)時(shí)性可以采用內(nèi)核定時(shí)器。其使用方法如下：

1)在應(yīng)用程序模塊初始化階段初始化內(nèi)核定時(shí)器

static struct timer_list timer)／／定義一個(gè)定時(shí)器列表

init_fimer(&timer);／／初始化一個(gè)內(nèi)核定時(shí)器節(jié)點(diǎn)

timer．function=cyclic_task;／掛載周期性函數(shù)

timer．expires=jiffies+10;／／設(shè)置定時(shí)中斷的時(shí)間

add timer(&timer)；／／激活內(nèi)核定時(shí)器節(jié)點(diǎn)

2)在周期任務(wù)函數(shù)cyclic_task中重啟定時(shí)器

timer．expires+=HZ，1000；／／設(shè)置定時(shí)中斷的時(shí)間

add_timer(&timer)；／／激活內(nèi)核定時(shí)器節(jié)點(diǎn)

其中jiffies為系統(tǒng)自啟動(dòng)到當(dāng)前時(shí)刻為止系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生的滴答數(shù)。timer．expires為定時(shí)中斷啟動(dòng)的預(yù)期時(shí)刻，以滴答數(shù)為單位。宏定義HZ記錄了系統(tǒng)時(shí)鐘所要求的可編程定時(shí)器產(chǎn)生滴答數(shù)的頻率。其值可在內(nèi)核配置選項(xiàng)CONFIG_HZ選配。最大值則決定于硬件特性。假設(shè)HZ為1000則(2)中定時(shí)中斷的時(shí)間為1毫秒。由于cyclic_task函數(shù)被掛載在timer．function上，因此每到該內(nèi)核定時(shí)器節(jié)點(diǎn)達(dá)到預(yù)設(shè)定的中斷時(shí)間便進(jìn)行中斷調(diào)用，而調(diào)用cyclic_task函數(shù)中又再次預(yù)設(shè)定了timer的中斷時(shí)間，故而形成周期為1毫秒的周期性任務(wù)。

4．2．2周期任務(wù)中的工作

如圖3(C)所示，周期任務(wù)用于通過主站實(shí)時(shí)發(fā)送和獲取從站的信息，并對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，如邏輯控制中邏輯運(yùn)算和運(yùn)動(dòng)控制中的各種算法。處理的信息包括過程數(shù)據(jù)對(duì)象PDO和郵箱傳輸方式的數(shù)據(jù)對(duì)象(如COE中的SDO)。其中PDO通過“數(shù)據(jù)域指針+地址偏移量”方式直接讀寫；SDO訪問方法(以讀SDO為例)如下：

5實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

圖7為研究基于Linux的EtherCAT主站的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。IPC(工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī))主頻為1．2G，運(yùn)行l(wèi)inux系統(tǒng)為Fedora 8。ARM開發(fā)板采用PAX270，運(yùn)行l(wèi)inux-2．6．9內(nèi)核，交叉編譯器為arrn—linux—gcc-3．4．3。EtherCAT從站設(shè)備包括Beckhoff公司出品的EK1100和Copley公司的Accelnet伺服驅(qū)動(dòng)器。在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上開發(fā)出了基于ARM的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器。由于ARM中Linux內(nèi)核版本較低，周期任務(wù)的最快速度目前為10ms。若直接采用IPC進(jìn)行控制，則速度可達(dá)1ms。