1.背景
2.EtherCAT主站软件方案
3.1 RT-Thread 下载
本次移植基于最新发布的release4.1.0, 这个可以到github下载,最近Gitee也更新了。移植EtherCAT之前,首先把Nuvoton的BSP跑起来。这个参考官方的文档就可以了。
3.2 Some移植
下载soem-1.4.0,将整个目录放在rt-thread项目里,下图是我的目录,供参考
在some-1.4.0及其子目录中需要手工编辑SConscript脚本,这儿就不展开了。后续我把源码打包发上来。
Some移植主要是三个文件 osal.c,oshw.c和nicdrv.c。
osal.c 主要是微秒及的延时和定时函数;
oshw.c 主要是网络端和本机端数据的大小端转换;
nicdrv.c 主要是网络数据收发。
Some已经给出了很多操作系统移植,我的移植是基于rtk,这个是嵌入式系统,和我们的开发环境最接近。
3.2.1 osal.c移植
主要内容是实现osal_usleep和osal_gettimeofday两个函数。
我开始思路是自定义一个定时器用于EtherCAT,当时用了Timer4。等实现差不多了,发现系统时钟用的是Timer5,很多地方功能重复。最终和系统共用Timer5,省了个Timer,代码也简化了不少。下面就是改动过的相关代码,osal_timer_init这个初始化函数要在启动EhterCAT功能之前调用。
1staticrt_uint32_tus_ticks;
2voidosal_timer_init(void)
3{
4rt_uint32_tcmp=ETIMER_GetCompareData(5);
5us_ticks=1*cmp/(1000000/RT_TICK_PER_SECOND);
6rt_kprintf("rt-threadhwtimer51us=%dticks
",us_ticks);
7}
8intosal_usleep(uint32usec)
9{
10//udelay(usec);
11/*ajustmentforprecision*/
12//usec-=usec/4080;
13usec-=usec/1500;
14/*rt_hw_us_delayworkforadelaylessthan16us*/
15do{
16if(usec>=1000)
17{
18rt_hw_us_delay(1000);
19usec-=1000;
20}else{
21rt_hw_us_delay(usec);
22usec=0;
23}
24}while(usec>0);
25return0;
26}
27intosal_gettimeofday(structtimeval*tv,structtimezone*tz)
28{
29//returngettimeofday(tv,tz);
30RT_ASSERT(tv!=NULL);
31rt_uint32_ttimer_tick,rt_tick;
32rt_base_tlevel=rt_hw_interrupt_disable();
33timer_tick=ETIMER_GetCounter(5);
34rt_tick=rt_tick_get();
35rt_hw_interrupt_enable(level);
36tv->tv_sec=rt_tick/1000;
37tv->tv_usec=(rt_tick%1000)*1000+timer_tick/us_ticks;
38return0;
39}
3.2.2 oshw.c移植
不需做什么工作。
3.2.3 nicdrv.c移植
主要修改就是调用自己的网络发送和接收函数,我把它们命名为net_send和net_recv。这两个函数最好的实现是直接操作网卡(或者叫emac),我现在的实现参考了tcpdump的方法,在协议栈中加钩子(hook)实现,这样对原来系统影响最小,网口除了EtherCAT,还可以当正常的网口用。
ecx_setupnic函数中创建mutex(这个按照rt-thread格式改一下即可),安装网络钩子
ecx_closenic函数中删除mutex,卸载网络钩子。
3.2.4 net_hook.c实现
主要实现EtherCAT数据帧收发,中间加了个环形缓冲区用于接收。具体原理就是在网卡加个钩子函数,有数据来的时候先经过钩子函数,我们把EtherCAT数据帧截住,不传给原来的lwip协议栈;如果要发送数据,就直接调用发送函数,绕过lwip协议栈。这样也不影响lwip协议栈工作。
具体实现见附件。
3.2.5 some基本功能测试
采用官方的slave_info测试代码,测试主要分为时钟测试和soem EtherCAT协议栈基本功能测试。在终端中输入 soem_test + 回车即可。
我接了一个汇川IS620N驱动器,下面是输出的部分内容:
1Slave:1
2Name:IS620N
3Outputsize:96bits
4Inputsize:224bits
5State:4
6Delay:0[ns]
7HasDC:1
8DCParentport:0
9Activeports:1.0.0.0
10Configuredaddress:1001
11Man:00100000ID:000c0108Rev:00010001
12SM0A:1000L:128F:00010026Type:1
13SM1A:1400L:128F:00010022Type:2
14SM2A:1800L:12F:00010064Type:3
15SM3A:1c00L:28F:00010020Type:4
16FMMU0Ls:00000000Ll:12Lsb:0Leb:7Ps:1800Psb:0Ty:02Act:01
17FMMU1Ls:0000000cLl:28Lsb:0Leb:7Ps:1c00Psb:0Ty:01Act:01
18FMMUfunc0:11:22:03:0
19MBXlengthwr:128rd:128MBXprotocols:04
20CoEdetails:0dFoEdetails:00EoEdetails:00SoEdetails:00
21Ebuscurrent:0[mA]
22onlyLRD/LWR:0
4. 运动控制测试
基础工作做好以后,我们就能真正的控制电机运行了。在控制电机运行之前,还需要了解CIA402相关的规范,启动伺服需要按照规范要求,按顺序来。
程序主要流程如下,具体代码见附件。
a)初始化时钟 osal_timer_init
b)初始化网卡ec_init
c)等待进入INIT态
d)初始化驱动器(is620n)ec_config_init
e)DC配置
f)申请并等待进入Pre-OP态
g)配置过程数据TxPDO/RxPDO(自定义函数process_data_config)
h)配置FMMU ec_config_map
i)申请并等待进入Safe-OP态
j)设置CSP模式
k)发送和接收过程数据1次,触发SLAVE
l)申请并等待进入OP态
m)进入过程数据收发循环
在进入数据数据收发循环后,按次序发送控制字启动伺服(6040h发送6,7和15),然后就可以不断发送新的控制位置让电机转起来了!
5. 总结
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原文标题:NUC980 DIY项目大挑战 - EtherCAT实现
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