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(jī)方法，生動說明Linux-RT + Igh EtherCAT的強(qiáng)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(tǒng)的優(yōu)勢

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

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]- RT PREEMPT補(bǔ)丁，使Linux內(nèi)核成為硬實(shí)時操作系統(tǒng)，無需完整的內(nèi)核重寫。

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

Linux-RT實(shí)時性測試（Cyclictest工具）

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Cyclictest常用于實(shí)時系統(tǒng)的基準(zhǔn)測試，是評估實(shí)時系統(tǒng)相對性能的最常用工具之一。Cyclictest反復(fù)測量并精確統(tǒng)計線程的實(shí)際喚醒時間，以提供有關(guān)系統(tǒng)的延遲信息。它可測量由硬件、固件和操作系統(tǒng)引起的實(shí)時系統(tǒng)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(jìn)行操作，使用Cyclictest程序測試系統(tǒng)實(shí)時性，得出如下測試結(jié)果。

圖1 Linux-RT-4.9.170內(nèi)核測試結(jié)果

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圖2 Linux-4.9.170內(nèi)核測試結(jié)果

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]對比測試數(shù)據(jù)，可看到基于Linux-RT-4.9.170內(nèi)核的系統(tǒng)的延時更加穩(wěn)定，最大延時更低，系統(tǒng)實(shí)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(jìn)行操作，測試分別在CPU空載、滿負(fù)荷（運(yùn)行stress壓力測試工具）、隔離CPU核心的情況下，得出如下測試結(jié)果。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]備注：測試數(shù)據(jù)與實(shí)際測試環(huán)境有關(guān)，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(fù)荷狀態(tài)

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]CPU滿負(fù)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(jié)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(jù)CPU空載、CPU滿負(fù)荷、隔離CPU核心三種狀態(tài)的測試結(jié)果可知：當(dāng)程序指定至隔離的CPU3核心上運(yùn)行時，Linux系統(tǒng)延遲最低，可有效提高系統(tǒng)實(shí)時性。故推薦對實(shí)時性要求較高的程序（功能）指定至T507-H隔離的CPU核心運(yùn)行。

T507-H的典型應(yīng)用領(lǐng)域

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圖6 T507-H核心板典型應(yīng)用領(lǐng)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(qū)動器：臺達(dá)ASD-A2-0121-E

圖7

IgH EtherCAT主站通過構(gòu)建Linux字符設(shè)備，應(yīng)用程序通過對字符設(shè)備的訪問實(shí)現(xiàn)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(yùn)行的命令，可直接實(shí)現(xiàn)對從站的訪問和設(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SDO參數(shù)等。

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

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（1）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。（2）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(nèi)核鏡像和內(nèi)核模塊，評估板重啟生效。

備注：mmcblk1為Micro SD對應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，如需固化至eMMC，請將設(shè)備節(jié)點(diǎn)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(wǎng)卡物理地址。

Target#ifconfig

執(zhí)行如下命令，加載驅(qū)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