前 言

本文檔主要演示TLT113-EVM評(píng)估板基于IgH EtherCAT控制伺服電機(jī)。本文檔適用開(kāi)發(fā)環(huán)境：

Windows開(kāi)發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境：Ubuntu18.04.464bit

虛擬機(jī)：VMware15.5.5

U-Boot：U-Boot-2018.07

Kernel：Linux-RT-5.4.61

LinuxSDK：T113_Tina5.0-V1.0(Linux)

IgHEtherCAT：ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723

伺服驅(qū)動(dòng)器：臺(tái)達(dá)ASD-A2-0121-E

伺服電機(jī)：臺(tái)達(dá)ECMA-C10401GS

我司提供的IgH EtherCAT主站開(kāi)發(fā)案例igh_ethercat_dc_motor位于產(chǎn)品資料“4-軟件資料Demo”目錄下，主要包含bin、src、driver、igh_ethercat和doc文件夾，具體說(shuō)明如下。

表 1

IgHEtherCAT簡(jiǎn)介

IgH EtherCAT為運(yùn)行于Linux系統(tǒng)的免費(fèi)開(kāi)源EtherCAT主站程序，框架如下所示。

圖 1

IgHEtherCAT主站通過(guò)構(gòu)建Linux字符設(shè)備，應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)字符設(shè)備的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)與EtherCAT主站模塊的通信。

IgH EtherCAT開(kāi)發(fā)包提供EtherCAT工具，該工具提供各種可在Linux用戶層運(yùn)行的命令，可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)從站的訪問(wèn)和設(shè)置，如設(shè)置從站地址、顯示總線配置、顯示PDO數(shù)據(jù)、讀寫(xiě)SDO參數(shù)等。

IgH EtherCAT官網(wǎng)：https://www.etherlab.org/en/ethercat。

案例說(shuō)明

案例功能：EtherCAT通訊周期時(shí)間為1ms，控制伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并通過(guò)串口循環(huán)打印EtherCAT通訊周期時(shí)間的最大值和最小值。

正轉(zhuǎn)：伺服電機(jī)目標(biāo)速度從0加速到10000，當(dāng)達(dá)到10000速度后，控制伺服電機(jī)減速至0，循環(huán)運(yùn)行。

反轉(zhuǎn)：伺服電機(jī)目標(biāo)速度從0加速到-10000，當(dāng)達(dá)到-10000速度后，控制伺服電機(jī)減速至0，循環(huán)運(yùn)行。

圖 2

本案例需基于Linux-RT系統(tǒng)測(cè)試，請(qǐng)按如下方法切換為L(zhǎng)inux-RT系統(tǒng)。

我司提供經(jīng)驗(yàn)證的Linux-RT內(nèi)核鏡像文件和內(nèi)核模塊，位于產(chǎn)品資料“4-軟件資料Demoigh_ethercat_dc_motordrivernand”目錄下，請(qǐng)將nand目錄下的Linux-RT內(nèi)核鏡像文件和內(nèi)核模塊拷貝至評(píng)估板Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡任意目錄。

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，內(nèi)核鏡像文件和內(nèi)核模塊，位于產(chǎn)品資料“4-軟件資料Demoigh_ethercat_dc_motordriveremmc”目錄下。

將評(píng)估板上電啟動(dòng)進(jìn)入文件系統(tǒng)，執(zhí)行如下命令，分別替換內(nèi)核鏡像和內(nèi)核模塊至Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡，評(píng)估板重啟生效。

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，需修改Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡對(duì)應(yīng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)為"/dev/mmcblk1p4"。

Target#cd nand/modules/

Target#tar -xf 5.4.61-rt37-gb1bd4aa.tar.gz

Target#cd ..

Target#dd if=boot.fexof=/dev/mmcblk0p4

Target#cp modules/5.4.61-rt37-gb1bd4aa/lib/modules/ -r

Target#sync

Target#reboot

圖 3

圖 4Linux-RT內(nèi)核

案例測(cè)試

請(qǐng)按下圖所示使用網(wǎng)線連接評(píng)估板ETH0(RGMII)網(wǎng)口和伺服驅(qū)動(dòng)器A的IN網(wǎng)口，將伺服驅(qū)動(dòng)器A的OUT網(wǎng)口使用網(wǎng)線連接至伺服驅(qū)動(dòng)器B的IN網(wǎng)口。

圖 5

圖 6

評(píng)估板上電啟動(dòng)后，在U-Boot倒計(jì)時(shí)結(jié)束之前按下空格鍵進(jìn)入U(xiǎn)-Boot命令行模式，執(zhí)行如下命令配置U-Boot環(huán)境變量，隔離CPU1，提高CPU1核心線程運(yùn)行的實(shí)時(shí)性。

U-Boot=>setenv setargs_sd setenv bootargs clk_ignore_unused initcall_debug=${initcall_debug} console=${console} loglevel=${loglevel} root=${sd_root} init=${init} partitions=${partitions} cma=${cma} snum=${snum} mac_addr=${mac} wifi_mac=${wifi_mac} bt_mac=${bt_mac} specialstr=${specialstr} gpt=1 isolcpus=1

U-Boot=>setenv setargs_nand_ubi setenv bootargs ubi.mtd=${mtd_name} clk_ignore_unused initcall_debug=${initcall_debug} console=${console} loglevel=${loglevel} root=${nand_root} rootfstype=${rootfstype} init=${init} partitions=${partitions} cma=${cma} snum=${snum} mac_addr=${mac} wifi_mac=${wifi_mac} bt_mac=${bt_mac} specialstr=${specialstr} gpt=1 isolcpus=1

U-Boot=>saveenv

U-Boot=>reset

圖 7

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，請(qǐng)執(zhí)行如下命令配置U-Boot環(huán)境變量。

U-Boot=>setenv setargs_emmc setenv bootargs clk_ignore_unused initcall_debug=${initcall_debug} console=${console} loglevel=${loglevel} root=${emmc_root} init=${init} partitions=${partitions} cma=${cma} snum=${snum} mac_addr=${mac} wifi_mac=${wifi_mac} bt_mac=${bt_mac} specialstr=${specialstr} gpt=1 isolcpus=1

U-Boot=>setenv setargs_sd setenv bootargs clk_ignore_unused initcall_debug=${initcall_debug} console=${console} loglevel=${loglevel} root=${sd_root} init=${init} partitions=${partitions} cma=${cma} snum=${snum} mac_addr=${mac} wifi_mac=${wifi_mac} bt_mac=${bt_mac} specialstr=${specialstr} gpt=1 isolcpus=1

U-Boot=>saveenv

U-Boot=>reset

為便于測(cè)試，我司提供的經(jīng)驗(yàn)證的IgHEtherCAT主站程序?yàn)榘咐?igh_ethercatimagesnand"目錄下的ethercat-stable-1.5-gcd0d17d.tar.gz壓縮包。請(qǐng)將其拷貝至評(píng)估板文件系統(tǒng)任意目錄下，執(zhí)行如下命令解壓得到_install文件夾。

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，路徑為"igh_ethercatimagesemmc"目錄下。

Target#tar -zxf ethercat-stable-1.5-gcd0d17d.tar.gz

圖 8

執(zhí)行如下命令，查詢?cè)u(píng)估板網(wǎng)卡物理地址。

Target#ifconfig

圖 9

執(zhí)行如下命令，加載驅(qū)動(dòng)模塊，命令中"F2:96:91:7F:03:D7"為評(píng)估板網(wǎng)卡物理地址，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況修改。

Target#insmod -f/root/_install/modules/ec_master.ko main_devices=F2:96:91:7F:03:D7

圖 10

執(zhí)行如下命令，拷貝EtherCAT主站相關(guān)文件至評(píng)估板文件系統(tǒng)。

Target#mkdir /etc/sysconfig

Target#cp _install/etc/sysconfig/ethercat /etc/sysconfig

Target#cp /root/_install/modules/ec_master.ko /lib/modules/5.4.61-rt37-gb1bd4aa/ //模塊驅(qū)動(dòng)名稱可通過(guò)"uname -r"查看

Target#depmod-a

圖 11

執(zhí)行如下命令，啟動(dòng)EtherCAT主站。

Target#/root/_install/etc/init.d/ethercat start

圖 12

執(zhí)行如下命令，加載ec_generic.ko驅(qū)動(dòng)文件。

Target#insmod -f/root/_install/modules/ec_generic.ko

圖 13

執(zhí)行如下命令，添加IgH動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)路徑。

Target#export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/_install/lib

圖 14

以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)在傳輸以太網(wǎng)幀時(shí)使用到ksoftirq軟中斷，若ksoftirq軟中斷不能及時(shí)響應(yīng)，將會(huì)影響測(cè)試實(shí)時(shí)性。執(zhí)行如下命令，查看ksoftirqpid，可看到運(yùn)行在CPU0上的ksoftirqpid為9，運(yùn)行在CPU1上的ksoftirqpid為20。

Target#ps aux | grep ksoftirq

圖 15

執(zhí)行如下命令，更改ksoftirq軟中斷調(diào)度策略及優(yōu)先級(jí)。設(shè)置中斷調(diào)度策略為SCHED_FIFO，優(yōu)先級(jí)為10。

Target#chrt -f -p 10 9

Target#chrt -f -p 10 20

圖 16

執(zhí)行如下命令查詢?cè)O(shè)置結(jié)果，打印下圖所示信息，表示設(shè)置成功。

Target#chrt -p 9

Target#chrt -p 20

圖 17

將案例bin目錄下的igh_ethercat_dc_motor可執(zhí)行文件拷貝至評(píng)估板文件系統(tǒng)，執(zhí)行如下命令查看參數(shù)信息。

Target#./igh_ethercat_dc_motor --help

圖 18

執(zhí)行如下命令，在CPU1核心上運(yùn)行程序，控制兩臺(tái)伺服電機(jī)同時(shí)正轉(zhuǎn)。

Target#taskset -c 1./igh_ethercat_dc_motor -d 0

圖 19

圖 20

按下"Ctrl + C"，停止運(yùn)行程序。

圖 21

執(zhí)行如下命令，在CPU1核心上運(yùn)行程序，控制兩臺(tái)伺服電機(jī)同時(shí)反轉(zhuǎn)。

Target#taskset -c 1./igh_ethercat_dc_motor -d 1

圖 22

圖 23

按下"Ctrl + C"，停止運(yùn)行程序。

圖 24

參數(shù)解析：

latency：等待喚醒時(shí)間(ns)。

period：EtherCAT通訊周期時(shí)間(ns)。

exec：接收和發(fā)送EtherCAT數(shù)據(jù)時(shí)間(ns)。

案例編譯

IgHEtherCAT主站程序編譯

IgH EtherCAT主站程序的編譯需依賴于基于Linux內(nèi)核源碼，請(qǐng)先參考《Linux系統(tǒng)使用手冊(cè)》，配置內(nèi)核選項(xiàng)為L(zhǎng)inux-RT內(nèi)核，編譯LinuxSDK開(kāi)發(fā)包，再編譯IgH EtherCAT主站程序。

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，請(qǐng)參考《Linux系統(tǒng)使用手冊(cè)》，在配置編譯環(huán)境章節(jié)中配置評(píng)估板型號(hào)為"tlt113-evm-emmc"，然后配置內(nèi)核選項(xiàng)為L(zhǎng)inux-RT內(nèi)核，編譯LinuxSDK開(kāi)發(fā)包，再編譯IgH EtherCAT主站程序。

請(qǐng)將案例"igh_ethercatsrc"目錄下的IgH EtherCAT主站程序開(kāi)發(fā)包ethercat-stable-1.5-[Git序列號(hào)]-[版本號(hào)].tar.gz拷貝至Ubuntu工作目錄，執(zhí)行如下命令進(jìn)行解壓。

Host#mkdir EtherCAT

Host#tar -zxf ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723.tar.gz -C EtherCAT/

圖 25

執(zhí)行如下命令，安裝編譯所需的軟件。

Host#sudo apt-get install autoconf

Host#sudo apt-get install libtool

圖 26

執(zhí)行如下命令，配置交叉編譯工具鏈。

Host#sudo gedit /etc/profile

圖 27

在文件末尾添加如下內(nèi)容：

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，請(qǐng)將路徑"tlt113-evm-nand"修改為"tlt113-evm-emmc"。

export PATH=$PATH:/home/tronlong/T113/tina5.0_v1.0/out/t113_i/tlt113-evm-nand/buildroot/buildroot/host/usr/bin

圖 28

執(zhí)行如下命令，加載環(huán)境變量。

Host#source /etc/profile

圖 29

進(jìn)入解壓目錄，執(zhí)行如下命令修改configure.ac和Makefile.am文件屏蔽pkg-config相關(guān)配置，以免影響正常編譯。

Host#cd EtherCAT/

Host#vim configure.ac

Host#vim lib/Makefile.am

圖 30

configure.ac文件修改內(nèi)容如下：

#PKG_PROG_PKG_CONFIG //添加注釋符

#PKG_INSTALLDIR() //添加注釋符

圖 31configure.ac

Makefile.am文件修改內(nèi)容如下：

#pkgconfig_DATA = libethercat.pc //添加注釋符

圖 32Makefile.am

執(zhí)行如下命令生成configure文件。

Host#./bootstrap

圖 33

執(zhí)行如下命令，進(jìn)行環(huán)境配置。其中"/home/tronlong/T113/tina5.0_v1.0/out/kernel/build/"為內(nèi)核源碼實(shí)際路徑。

Host#mkdir _install //創(chuàng)建_install文件夾用于存放生成的文件

Host#./configure --prefix=/home/tronlong/EtherCAT/_install/ --with-linux-dir=/home/tronlong/T113/tina5.0_v1.0/out/kernel/build/ --enable-8139too=no --enable-generic=yes CC=arm-linux-gnueabi-gcc --host=arm-linux-gnueabi

圖 34

圖 35

執(zhí)行如下命令，編譯主站程序開(kāi)發(fā)包。

Host#make

圖 36

圖 37

執(zhí)行如下命令，編譯驅(qū)動(dòng)。

Host#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- modules

圖 38

圖 39

執(zhí)行如下命令，將生成的IgHEtherCAT主站程序安裝至指定路徑下。

Host#makeinstal

圖 40

圖 41

執(zhí)行如下命令，將驅(qū)動(dòng)文件拷貝至"_install/modules/"目錄下。

Host#mkdir -p _install/modules

Host#cp ./master/ec_master.ko ./_install/modules/

Host#cp ./devices/ec_generic.ko ./_install/modules/

圖 42

igh_ethercat_dc_motor案例編譯

igh_ethercat_dc_motor案例的編譯需基于IgHEtherCAT主站程序，請(qǐng)先編譯IgHEtherCAT主站程序。

請(qǐng)將案例src源碼目錄拷貝至Ubuntu工作目錄下，進(jìn)入src目錄執(zhí)行如下命令修改Makefile相關(guān)內(nèi)容為IgHEtherCAT主站程序?qū)?yīng)目錄，如下圖所示。

Host#vimMakefile

圖 43

圖 44

執(zhí)行如下命令，進(jìn)行案例編譯。編譯完成后，將在當(dāng)前目錄下生成可執(zhí)行文件。

Host#CC=/home/tronlong/T113/tina5.0_v1.0/out/t113_i/tlt113-evm-nand/buildroot/buildroot/host/usr/bin/arm-linux-gnueabi-gcc make

備注：若使用eMMC配置評(píng)估板，請(qǐng)將路徑"tlt113-evm-nand"修改為"tlt113-evm-emmc"。

圖 45

由于篇幅過(guò)長(zhǎng)等原因，部分內(nèi)容均不逐一展示，如需獲取完整版詳細(xì)資料，請(qǐng)關(guān)注創(chuàng)龍科技微信公眾號(hào)或官網(wǎng)，或者評(píng)論區(qū)留言，感謝您的支持！

審核編輯 黃宇