基于Linux的EtherCAT主站的研究

圖5應用程序對主從站的配置流程

圖6從站同步管理信息

4．1．4 SDO配置

SDO是COE協議的非周期數據傳輸方式(郵箱傳輸方式)。通過SDO可實現參數的設置與讀取。為了能夠在周期任務程序中直接對某個參數進行操作，應用程序需要在配置階段創(chuàng)建一個針對該參數的SDO請求，并設置請求超時的時間。

4．2周期任務的實現

4．2．1實時性的實現

應用程序需要一個高實時性的定時器，定時調用周期任務。在不采用RTLinux和RTAI等實時內核的情況下，為了保證高的實時性可以采用內核定時器。其使用方法如下：

1)在應用程序模塊初始化階段初始化內核定時器

static struct timer_list timer)／／定義一個定時器列表

init_fimer(&timer);／／初始化一個內核定時器節(jié)點

timer．function=cyclic_task;／掛載周期性函數

timer．expires=jiffies+10;／／設置定時中斷的時間

add timer(&timer)；／／激活內核定時器節(jié)點

2)在周期任務函數cyclic_task中重啟定時器

timer．expires+=HZ，1000；／／設置定時中斷的時間

add_timer(&timer)；／／激活內核定時器節(jié)點

其中jiffies為系統自啟動到當前時刻為止系統時鐘產生的滴答數。timer．expires為定時中斷啟動的預期時刻，以滴答數為單位。宏定義HZ記錄了系統時鐘所要求的可編程定時器產生滴答數的頻率。其值可在內核配置選項CONFIG_HZ選配。最大值則決定于硬件特性。假設HZ為1000則(2)中定時中斷的時間為1毫秒。由于cyclic_task函數被掛載在timer．function上，因此每到該內核定時器節(jié)點達到預設定的中斷時間便進行中斷調用，而調用cyclic_task函數中又再次預設定了timer的中斷時間，故而形成周期為1毫秒的周期性任務。

4．2．2周期任務中的工作

如圖3(C)所示，周期任務用于通過主站實時發(fā)送和獲取從站的信息，并對信息進行實時的處理，如邏輯控制中邏輯運算和運動控制中的各種算法。處理的信息包括過程數據對象PDO和郵箱傳輸方式的數據對象(如COE中的SDO)。其中PDO通過“數據域指針+地址偏移量”方式直接讀寫；SDO訪問方法(以讀SDO為例)如下：

5實驗與結論

圖7為研究基于Linux的EtherCAT主站的實驗平臺。IPC(工業(yè)級計算機)主頻為1．2G，運行l(wèi)inux系統為Fedora 8。ARM開發(fā)板采用PAX270，運行l(wèi)inux-2．6．9內核，交叉編譯器為arrn—linux—gcc-3．4．3。EtherCAT從站設備包括Beckhoff公司出品的EK1100和Copley公司的Accelnet伺服驅動器。在此平臺的基礎上開發(fā)出了基于ARM的嵌入式運動控制器。由于ARM中Linux內核版本較低，周期任務的最快速度目前為10ms。若直接采用IPC進行控制，則速度可達1ms。