基于全志T507-H的Linux-RT + Igh EtherCAT主站案例分享

Tronlong--

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]本文將為各位工程師演示全志T507-H工業(yè)評估板（TLT507-EVM）基于IgH EtherCAT控制伺服電機方法，生動說明Linux-RT + Igh EtherCAT的強大之處！

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]同時，我們對于T3/A40i、T113-i、RK3568、RK3588J、AM62x、AM64x、NXP i.MX 8M Plus等平臺也提供了開源EtherCAT主站IgH案例。

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Linux-RT系統的優(yōu)勢

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]- 內核開源、免費、功能完善。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]- RT PREEMPT補丁，使Linux內核成為硬實時操作系統，無需完整的內核重寫。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]- 既有實時性，又有相同的開發(fā)生態(tài)系統（包括相同工具鏈、文件系統和安裝方法，以及相同的POSIX API等）,實現產品快速上市的期望。

Linux-RT實時性測試（Cyclictest工具）

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Cyclictest常用于實時系統的基準測試，是評估實時系統相對性能的最常用工具之一。Cyclictest反復測量并精確統計線程的實際喚醒時間，以提供有關系統的延遲信息。它可測量由硬件、固件和操作系統引起的實時系統的延遲。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]基于全志T507-H（硬件平臺：創(chuàng)龍科技TLT507-EVM評估板），按照創(chuàng)龍科技提供的案例用戶手冊進行操作，使用Cyclictest程序測試系統實時性，得出如下測試結果。

圖1 Linux-RT-4.9.170內核測試結果

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圖2 Linux-4.9.170內核測試結果

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]對比測試數據，可看到基于Linux-RT-4.9.170內核的系統的延時更加穩(wěn)定，最大延時更低，系統實時性更佳。

Linux-RT性能測試

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]基于全志T507-H（硬件平臺：創(chuàng)龍科技TLT507-EVM評估板），按照創(chuàng)龍科技提供的案例用戶手冊進行操作，測試分別在CPU空載、滿負荷（運行stress壓力測試工具）、隔離CPU核心的情況下，得出如下測試結果。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]備注：測試數據與實際測試環(huán)境有關，僅供參考。

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圖3 CPU空載狀態(tài)

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]CPU空載狀態(tài)測試，CPU0、CPU1核心Max Latencies值最大，為69us，CPU3核心的Max Latencies值最小，為66us。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖4 CPU滿負荷狀態(tài)

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]CPU滿負荷狀態(tài)測試，CPU0核心Max Latencies值最大，為88us，CPU3核心的Max Latencies值最小，為64us。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖5 隔離CPU核心狀態(tài)

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]隔離CPU核心狀態(tài)測試，CPU0核心Max Latencies值最大，為73us，隔離CPU3核心的Max Latencies值最小，為41us。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]測試結果如下表所示：

	最小值		CPU空載狀態(tài)	69us(CPU0、CPU1)
64us(CPU3)	隔離CPU核心狀態(tài)	73us(CPU0)

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]根據CPU空載、CPU滿負荷、隔離CPU核心三種狀態(tài)的測試結果可知：當程序指定至隔離的CPU3核心上運行時，Linux系統延遲最低，可有效提高系統實時性。故推薦對實時性要求較高的程序（功能）指定至T507-H隔離的CPU核心運行。

T507-H的典型應用領域

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圖6 T507-H核心板典型應用領域

基于全志T507-H的Linux-RT + IgH EtherCAT主站演示

Linux開發(fā)環(huán)境：Ubuntu18.04.4 64bit

U-Boot：U-Boot 2018

LinuxSDK：LinuxSDK-[版本號].tar.gz（基于全志官方V2.0_20220618）

伺服驅動器：臺達ASD-A2-0121-E

圖7

IgH EtherCAT主站通過構建Linux字符設備，應用程序通過對字符設備的訪問實現與EtherCAT主站模塊的通信。

IgH EtherCAT開發(fā)包提供EtherCAT工具，該工具提供各種可在Linux用戶層運行的命令，可直接實現對從站的訪問和設置，如設置從站地址、顯示總線配置、顯示PDO數據、讀寫SDO參數等。

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

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（1）正轉：伺服電機目標速度從0加速到10000，當達到10000速度后，控制伺服電機減速至0，循環(huán)運行。（2）反轉：伺服電機目標速度從0加速到-10000，當達到-10000速度后，控制伺服電機減速至0，循環(huán)運行。

圖8

Target#tar -zxf 4.9.170-rt129-g4c65c66.tar.gz

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執(zhí)行如下命令替換內核鏡像和內核模塊，評估板重啟生效。

備注：mmcblk1為Micro SD對應的設備節(jié)點，如需固化至eMMC，請將設備節(jié)點修改為mmcblk0。

Target#dd if=boot.fex of=/dev/mmcblk1p3 conv=fsync

Target#cp $(uname -r) /lib/modules/ -r

Target#reboo[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]t

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖10

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖11

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖12

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖13

圖14

執(zhí)行如下命令，并查詢評估板網卡物理地址。

Target#ifconfig

執(zhí)行如下命令，加載驅動模塊。

Target#insmod -f /root/_install/modules/ec_master.ko main_devices=46:99:F6:AB:1F:19

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

Target#cp ./_install/modules/ec_master.ko /lib/modules/$(uname -r)

圖17

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]圖18

圖19