前 言：创龙科技已基于imx8、zynq、am5728、am5708、am437x、am335x、t3/a40i等平台提供了开源ethercat主站igh案例。本文档主要演示tlimx8-evm评估板基于igh ethercat控制伺服电机方法。如需其他平台相关资料，请与我们联系。

本文档适用开发环境：

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

linux开发环境：ubuntu 18.04.4 64bit

虚拟机：vmware15.1.0

linux sdk：5.4.70_2.3.0

kernel：linux-5.4.70-xenomai-g8d94618-v1.0

igh ethercat：ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723

xenomai：xenomai-v3.1.1-g8b2052e

伺服驱动器：台达asd-a2-0121-e

伺服电机：台达ecma-c10401gs

硬件平台：tlimx8-evm评估板（nxp i.mx 8m mini）

（点击图片查看产品详细介绍）

图 2 tlimx8-evm评估板

案例详细说明请扫描下方二维码或点击下载链接：

http://site.tronlong.com/pfdownload

开源igh ethercat主站方案，基于imx8、zynq、am335x、t3等平台-pg直营网

igh ethercat为运行于linux系统的免费开源ethercat主站程序，框架如下所示，官方文档：https://www.etherlab.org/download/ethercat/ethercat-1.5.2.pdf。

图 1

igh ethercat主站通过构建linux字符设备，应用程序通过对字符设备的访问实现与ethercat主站模块的通信。

igh ethercat开发包提供ethercat工具，该工具提供各种可在linux用户层运行的命令，可直接实现对从站的访问和设置，如设置从站地址、显示总线配置、显示pdo数据、读写sdo参数等。

igh ethercatpg直营网官网：https://www.etherlab.org/en/ethercat。

案例功能：控制伺服电机正转和反转。

1. 正转：伺服电机目标速度从0加速到10000，当达到10000速度后，控制伺服电机减速至0，循环运行。
2. 反转：伺服电机目标速度从0加速到-10000，当达到-10000速度后，控制伺服电机减速至0，循环运行。

图 2

为便于测试，我司提供已验证的基于xenomai编译生成的内核镜像文件和设备树镜像文件，位于案例"igh_ethercat_dc_motor\kernel-xenomai\images\linux-5.4.70-xenomai-g8d94618-v1.0\"目录下，请替换至linux系统启动卡boot分区下。同时将linux-5.4.70-xenomai-g8d94618-v1.0目录下的module驱动压缩包5.4.70-g8d94618.tar.gz，解压至linux系统启动卡rootfs分区"lib/modules/"目录下。

备注：如需使用由内核源码重新编译生成的内核镜像文件、设备树文件和modules驱动，请参考linux系统使用手册将编译的module驱动安装至linux系统启动卡中，默认安装后module驱动目录为5.4.70。

图 3

请按下图所示使用网线连接评估板rgmii eth网口和伺服驱动器a的in网口，将伺服驱动器a的out网口使用网线连接至伺服驱动器b的in网口。

图 4

图 5

为便于测试，我司提供的经验证的igh ethercat主站程序为案例"igh_ethercat_dc_motor\igh_ethercat\images\ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723\"目录下的ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723.tar.gz压缩包，在ubuntu下解压即可得到igh ethercat主站程序文件夹。

将igh ethercat主站程序文件夹整个拷贝至评估板文件系统，执行如下命令查询评估板网卡物理地址。本次测试将igh ethercat主站程序文件夹命名为__install。

target# ifconfig

图 6

执行如下命令，加载驱动模块。

target# insmod /home/root/ethercat/__install/modules/ec_master.ko main_devices=ce:bb:9d:3b:d3:6b

图 7

执行如下命令，拷贝ethercat主站相关文件至评估板文件系统。

target# cp /home/root/ethercat/__install/etc/sysconfig/ethercat /etc/sysconfig

target# cp /home/root/ethercat/__install/modules/ec_master.ko /lib/modules/5.4.70-g8d94618 //模块驱动名称可通过"uname -r"查看

target# depmod //同步模块依赖关系

图 8

执行如下命令，启动ethercat主站。

target# /home/root/ethercat/__install/etc/init.d/ethercat start

图 9

执行如下命令，加载ec_generic.ko驱动文件。

target# insmod /home/root/ethercat/__install/modules/ec_generic.ko

图 10

执行如下命令，添加igh动态链接库路径。

target# export ld_library_path=$ld_library_path:/home/root/ethercat/__install/lib

图 11

将案例igh_ethercat_dc_motor可执行文件拷贝至评估板文件系统，执行如下命令查看参数信息。

target# ./igh_ethercat_dc_motor --help

图 12

执行如下命令，控制两台伺服电机同时正转。

target# ./igh_ethercat_dc_motor -d 0

图 13

图 14

按下"ctrl c"，停止运行程序。

图 15

执行如下命令，控制两台伺服电机同时反转。

target# ./igh_ethercat_dc_motor -d 1

图 16

图 17

按下"ctrl c"，停止运行程序。

图 18

备注：案例设置ethercat周期为1.1ms，同时串口循环打印ethercat周期的最小值和最大值。

参数解析：

1. latency：等待唤醒时间。
2. period：ethercat通讯周期时间。
3. exec：接收和发送ethercat数据时间。

4.1igh ethercat主站程序编译

igh ethercat主站程序的编译需依赖于基于xemomai生成的内核，请参考linux系统使用手册将案例"igh_ethercat_dc_motor\kernel-xenomai\src\"目录下的linux-5.4.70-xenomai-g8d94618-v1.0内核源码进行编译后，再编译igh ethercat主站程序。

请将案例"igh_ethercat_dc_motor\igh_ethercat\src\"目录下的igh ethercat主站程序开发包ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723.tar.gz拷贝至ubuntu工作目录，执行如下命令进行解压。

host# mkdir ethercat

host# tar -xvf ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723.tar.gz -c ethercat/

图 19

进入解压目录，执行如下命令生成configure文件。

host# ./bootstrap

图 20

执行如下命令，加载sdk环境变量并进行配置。

host# source /home/tronlong/sdk/environment-setup-aarch64-poky-linux

host# mkdir __install //创建__install文件夹用于存放生成的文件

host# ./configure --prefix=/home/tronlong/ethercat/__install --with-linux-dir=/home/tronlong/kernel-xenomai/ --enable-8139too=no --enable-generic=yes --host=aarch64-poky-linux

备注："/home/tronlong/kernel-xenomai/"为案例提供的内核源码目录。

图 21

图 22

执行如下命令，进行编译。

host# make

图 23

图 24

执行如下命令，编译驱动。

host# make modules

图 25

图 26

执行如下命令，将生成的igh ethercat主站程序安装至指定路径下。

host# make install systemdsystemunitdir=/home/tronlong/ethercat/__install

图 27

图 28

执行如下命令，将驱动文件拷贝至"__install/modules/"目录下。

host# mkdir -p __install/modules

host# cp ./master/ec_master.ko ./__install/modules/

host# cp ./devices/ec_generic.ko ./__install/modules/

图 29

4.2igh_ethercat_dc_motor案例编译

igh_ethercat_dc_motor案例的编译需基于igh ethercat主站程序，请先编译igh ethercat主站程序。

请将案例"igh_ethercat_dc_motor\src\"目录拷贝至ubuntu工作目录下，进入src目录执行如下命令修改makefile相关内容为igh ethercat主站程序对应目录。

host# vi makefile

图 30

图 31

然后执行如下命令，加载sdk环境变量并进行编译。编译完成后，将在当前目录下生成可执行文件。

host# source /home/tronlong/sdk/environment-setup-aarch64-poky-linux

host# make

图 32

1. 创建ethercat master。

图 33

2.创建域。

图 34

3.配置pdo。

图 35

4.为域注册pdo条目。

图 36

5.激活master。

图 37

6.修改当前进程优先级。

图 38

7.进入循环周期任务。

图 39

8.在周期任务中设置驱动器操作模式、加速度和减速度，分别发送0x6、0x7、0xf使驱动器处于on状态。

图 40

9.发送目标速度，转动电机。

图 41

xenomai是一个免费开源的linux平台实时框架，通过使用与linux内核并行运行的实时协同内核(real-time co-kernel)处理所有对时间要求严格的活动，例如处理中断和调度实时线程。cobalt core比原生linux与rt-linux内核具有更高的优先级。

图 42

图 43

6.1编译说明

案例使用的xenomai版本为3.1.1，开发包为案例"igh_ethercat_dc_motor\xenomai\src\"目录下的xenomai-v3.1.1-g8b2052e.tar.gz，将其拷贝至ubuntu工作目录下，执行如下命令进行解压。

host# mkdir xenomai

host# tar -xvf xenomai-v3.1.1-g8b2052e.tar.gz -c xenomai/

图 44

进入解压目录，执行如下命令在当前目录生成configure文件。

host# ./scripts/bootstrap

图 45

执行如下命令，加载sdk环境变量并进行配置，请确保已正确安装交叉编译工具。

host# source /home/tronlong/sdk/environment-setup-aarch64-poky-linux

host# ./configure --build=i686-pc-linux-gnu --host=aarch64-poky-linux --disable-debug --enable-smp --with-core=cobalt

图 46

图 47

host# mkdir __install //创建__install文件夹用于存放生成的文件

host# make destdir=/home/tronlong/xenomai/__install install

图 48

编译完成后，将在__install目录下生成usr文件夹。

图 49

6.2测试说明

为便于测试，我司提供的经验证的xenomai测试程序为案例"igh_ethercat_dc_motor\xenomai\images\xenomai-v3.1.1-g8b2052e\"目录下xenomai-v3.1.1-g8b2052e.tar.gz压缩包，在ubuntu下解压即可得到xenomai测试程序文件夹。

请使用已替换内核的linux系统启动卡启动评估板，将xenomai测试程序文件夹整个拷贝至评估板文件系统，执行如下命令拷贝xenomai相关文件和设置动态链接库。本次测试将xenomai测试程序文件夹命名为__install。

target# cp -r xenomai/__install/usr/xenomai/ /usr/

target# export ld_library_path=/usr/xenomai/lib:$ld_library_path

图 50

xenomai的测试工具均位于"/usr/xenomai/bin/"目录下，可调用对应测试工具进行测试。

图 51

使用cyclictest工具进行实时性能基准测试。

target# echo 0 > /proc/xenomai/latency

target# /usr/xenomai/demo/cyclictest -t5 -p98 -m -n

图 52

表 1 cyclictest测试结果说明