基于ti sitara am3352/54/58/59 处理器的ethercat主站开发案例-pg直营网

本文主要基于ti sitara处理器 am3352/54/58/59芯片的工业板卡，给大家分享如何在德国acontis公司ethercat主站协议栈控制伺服电机的具体方法。

其中试用到的案例板卡为tronlong创龙科技的tl335x-evm-s评估板。创龙tl335x-evm是一款基于ti sitara系列am3352/am3354/am3358/am3359 arm cortex-a8高性能低功耗处理器设计的评估板，由核心板和底板组成。

评估板正面图

核心板经过专业的pcb layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。评估板接口资源丰富，引出双路千兆网口、hdmi、gpmc、can等接口，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。

本文适用开发环境：

windows开发环境：windows 7 64bit、windows 10 64bit

kernel：linux-rt-4.9.65

acontis ethercat主站协议栈开发包：ec-master-v2.9-linux_armv6-vfp-eabihf-eval.tar.zip

acontis ethercat网络信息配置工具：ec-engineer

伺服驱动器：sanyo rs2a03a0ka4w00

伺服电机：sanyo r2aa08075fxh00w

1 ec-master、ec-engineer简介

图 1 ethercat系统架构

ethercat(以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，其名称的cat为控制自动化技术(control automation technology)字首的缩写。ethercat是确定性的工业以太网。自动化对通讯一般会要求较短的资料更新时间(或称为周期时间)、资料同步时的通讯抖动量低，而且硬件的成本要低，ethercat开发的目的就是让以太网可以运用在自动化应用中。

德国acontis公司是ethercat技术协会资深会员，acontis围绕ethercat协议开发的ethercat主站协议栈ec-master、ethercat网络信息配置工具ec-engineer和windows操作系统实时扩展核ec-win等产品已经在众多国际知名机器人(如kuka)及自动化公司的产品中得到多方验证，其产品的可靠性和性能得到业界公认和推崇。

如下为ec-master和ec-engineer简介。如需了解更多介绍信息，可访问acontis中国总代理北京盟通科技有限公司pg直营网官网：www.motrotech.com，或查看acontis ethercat主站协议栈开发包中的doc目录下的ec-master_classb.pdf文件。

1.1 ec-master简介

acontis ethercat主站协议栈ec-master包含：

(1) ethercat-master-core：ethercat主站的主要功能都在core层中实现。所有协议的处理也都在这里执行，例如过程数据传输和邮箱协议(coe,eoe,foe,soe,aoe)。

(2) ethercat-link-layer：主从站的数据交换，将零拷贝(zero copy)和轮询(polling)技术与core层配合使用，实现最好的实时性性能和最大限度减少cpu负载。

(3) os层：操作系统的调用被封装在os层。为了能够实现最好的性能，绝大多数功能使用简单的c语言宏编写。

图 2 ec-master框架

1.2 ec-engineer简介

ethercat网络信息配置工具ec-engineer是由acontis开发的一个功能强大用于ethercat网络配置和诊断的软件工具，可帮助用户快速而舒适地处理工程和诊断任务。清晰且直观的用户界面确保了用户在ethercat网络诊断和配置方面获得流畅的体验。

图 3

图 4

1 ethercat主站开发案例测试

请通过网线将伺服驱动器cn0 ethercat(in)网口连接到评估板rgmii1 eth千兆网口(eth0)。如果需要使用rgmii2 eth网口(eth1)来控制电机，请通过网线将伺服驱动器cn0 ethercat(in)网口连接到评估板rgmii2 eth千兆网口。并连接好伺服电机，硬件连接如下所示。

图 5

将产品资料“4-软件资料\demo\tl_ecmasterdemodcmotor\bin\”目录下的eni_sanyo_motor.xml、tl_ecmasterdemodcmotor和“4-软件资料\demo\tl_ecmasterdemodcmotor\lib\”目录下的libemllcpsw.so文件拷贝到评估板文件系统同一个目录下。

伺服驱动器上电启动运行。评估板上电启动进入文件系统执行如下命令卸载ti_cpsw千兆网口驱动。执行ifconfig命令可查看到千兆网口对应的eth0、eth1网卡已被卸载。

target# rmmod ti_cpsw

图 6

执行如下命令加载ethercat主站网口驱动，可通过lsmod命令查看驱动是否加载成功。

target# modprobe atemsys

图 7

在可执行程序tl_ecmasterdemodcmotor文件所在路径下，执行如下命令查看可执行程序的使用说明和参数解析。

target# ./tl_ecmasterdemodcmotor --help

图 8

cpu频率调节模式默认配置为ondemand(初始频率为300mhz)，此时系统会定期检查负载，根据负载来调节频率。由于ethercat对cpu频率要求较高，因此需执行如下命令将cpu频率调节模式配置为performance，此时系统会将cpu频率固定为800mhz。

target# echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor

target# cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/cpuinfo_cur_freq

图 9

执行如下命令，通过ethercat主站协议栈控制伺服电机进行正反转动作，设置主站通讯周期为1000us，串口终端打印如下相关信息。

target# ./tl_ecmasterdemodcmotor -f eni_sanyo_motor.xml -auxclk 1000 -v 2 -t 30000 -perf -cpsw 1 1 1 m custom am33xx 0 1 0

参数说明：

-f eni_sanyo_motor.xml //加载网络配置eni.xml文件

-auxclk 1000 //cycle time，即主站通讯周期为1000us

-v 2 //信息打印级别为2

-t 30000 //持续时间

-perf //打印性能参数

-cpsw 1 1 1 m custom am33xx 0 1 0 //网口类型为ti的cpsw，“1 1 1”表示port1，polling模式，high priority，“m”表示master。

如需使用rgmii eth2网口来控制电机，需要执行如下命令。

target# ./tl_ecmasterdemodcmotor -f eni_sanyo_motor.xml -auxclk 1000 -v 2 -t 30000 -perf -cpsw 2 1 1 m custom am33xx 1 1 0

图 10

图 11

由上图得知，主站通讯周期平均值约为997.8us，最大值为1054.2us。主站的通讯周期最大抖动值为1054.2us-1000us=54.2us。

tl_ecmasterdemodcmotor程序会自动检测与加载ethercat主站协议栈license。如无license，程序运行60min后将自动停止，提示信息如下图所示。

图 12

若已购买license，在tl_ecmasterdemodcmotor文件同一目录下创建license文件，并将license密匙添加到此文本文件中。

备注：以下提供基于我司tl570x-evm评估板添加license的测试截图作为参考。

图 13

重新运行tl_ecmasterdemodcmotor程序，若成功读取有效license，程序将可长时间稳定运行。同时，串口终端将会打印如下类似信息。

图 14

2 ethercat主站开发案例编译

将tl_ecmasterdemodcmotor文件夹整个复制到ubuntu，并进入ec_master_sdk目录，执行如下命令将该目录下的开发包ec-master-v2.9-linux_armv6-vfp-eabihf-eval.tar.zip解压到当前路径下。

host# cd tl_ecmasterdemodcmotor/ec_master_sdk/

host# unzip ec-master-v2.9-linux_armv6-vfp-eabihf-eval.tar.zip

图 15

开发包解压完成后在当前目录生成ec-master-v2.9-linux_armv6-vfp-eabihf-eval.tar文件夹，目录结构如下图所示。案例编译需依赖此开发包的库文件。如需了解更多ecmaster ethercat案例，请查看开发包的examples目录。

图 16

进入tl_ecmasterdemodcmotor的src源码目录，在makefile文件中指定平台linux processor sdk交叉编译工具链的实际路径。

host# cd ../src/

host# vim makefile

图 17

cross_compile ?= /home/tronlong/ti-processor-sdk-linux-rt-am335x-evm-04.03.00.05/linux-devkit/sysroots/x86_64-arago-linux/usr/bin/arm-linux-gnueabihf- //交叉编译工具链路径

图 18

修改完成后保存退出，执行make命令编译生成可执行程序tl_ecmasterdemodcmotor文件。

host# make

图 19

图 20

3 ec-engineer配置eni文件方法

本章节主要说明通过acontis ethercat网络信息配置工具ec-engineer工具配置eni(ethercat network information format)文件的方法。eni文件主要描述ethercat总线拓扑结构等信息。

将产品资料“4-软件资料\tools\windows\”目录下的ec-engineer_eval_[版本号].zip在windows下解压与安装。

确保pc机可正常连接互联网，双击打开ec-engineer工具。系统将会通过网络检测ec-engineer的license是否过期，如无法访问互联网将会导致打开失败。将伺服驱动器通过网线与pc机直连(此时pc机可断开与互联网的连接)，在ec-engineer选中device editor界面的class a工程选项，如下图所示。

图 21

点击“file -> esi manager”，打开esi manager界面。

图 22

添加sanyo伺服驱动器配套的.xml文件，该文件由伺服驱动器厂家提供。

图 23

图 24

图 25

图 26

cycle time选择1000us，在network adapter选项栏里选择从站连接的网卡，按select进行连接，连接后按钮变为

。cycle time的大小可能会影响伺服电机的抖动，具体根据伺服电机的实际情况进行设置，此处使用1000us。

图 27

点击“network -> scan ethercat network”扫描伺服设备。

图 28

图 29

成功扫描出伺服设备后，将其选中(本次操作为sanyo伺服)。点击“exports eni”按钮重新生成伺服设备.xml格式的eni文件。文件名可自拟，此处文件名设定为eni_sanyo_motor，选择“diagnosis mode”选项可观察伺服设备信息。

图 30

图 31

此时会在当前路径生成eni_sanyo_motor.xml配置文件，该文件记录了从站的配置信息，文件配置的cycle time为1000us。

以上便是本次开发案例分享的所有内容，感兴趣的用户欢迎下方评论点赞，谢谢关注，后面还将分享更多嵌入式相关的知识汇总与开发案例。

注：由于ethercat主站协议栈对系统实时性要求较高，因此使用linux-rt实时内核进行测试。资料中提供的ec-engineer为免费试用版，需定期更新，如已过期可沟通提供新版。