[發明專利]一種構建實時處理EtherCAT幀的方法

在審

• 申請號: 202011496499.1
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112671624A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 許志軒;高山;安志琨;周維;鄒爽;李繼磊
• 申請（專利權）人: 成都樂創自動化技術股份有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/403
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹新路

一種構建實時處理EtherCAT幀的方法，基于雙核ARM以及與雙核ARM連接的FPGA，所述FPGA上設置或連接有一個EtherCAT網口，包括以下步驟：FPGA接收到從站發送過來的數據后，立即給雙核ARM發送一個中斷；雙核ARM在接收到FPGA發送的中斷后，雙核ARM的中斷服務程序從將從站發送過來的數據讀取出來，然后進行處理；雙核ARM處理完畢后通過將數據發送給FPGA；FPGA等待定時時間間隔到來后，將數據取走發送給從站；循環上述步驟。本方案通過利用FPGA內部的定時器實現定時和網口收發數據功能，并且在嵌入式linux操作系統中加入實時補丁RT的方式，提高了EtherCAT設備的實時性。

技術領域

本發明涉及以太網領域，特別涉及一種構建實時處理EtherCAT幀的方法。

背景技術

EtherCAT（以太網控制自動化技術）是一個以以太網為基礎的開放架構的現場總線系統，EtherCAT名稱中的CAT為Control Automation Technology（控制自動化技術）首字母的縮寫。最初由德國倍福自動化有限公司（Beckhoff Automation GmbH）研發。EtherCAT為系統的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還符合甚至降低了現場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協議(SIL3)。

Ethercat主張“以太網控制自動化技術”。它是一個開放源代碼，高性能的系統，目的是利用以太網協議（最惠國待遇系統局域網），在一個工業環境，特別是對工廠和其他制造業的關注，其中利用機器人和其他裝備線上的技術。EtherCAT是IEC規范(IEC/PAS62407)。

目前有多種用于提供實時功能的以太網方案：例如，通過較高級的協議層禁止CSMA/CD存取過程，并使用時間片或輪詢過程來取代它。其它方案使用專用交換機，并采用精確的時間控制方式分配以太網數據包。盡管這些解決方案能夠比較快和比較準確地將數據包傳送到所連接的以太網節點，但帶寬的利用率卻很低，特別是對于典型的自動化設備，因為即使對于非常小的數據量，也必須要發送一個完整的以太網幀。而且，重新定向到輸出或驅動控制器，以及讀取輸入數據所需的時間主要取決于執行方式。通常也需要使用一條子總線，特別是在模塊化I/O系統中，這些系統與BeckhoffK-總線一樣，通過同步子總線系統加快傳輸速度，但是這樣的同步將無法避免引起通訊總線傳輸的延遲。

在我們在使用EtherCAT總線時，要依賴良好的多任務嵌入式操作系統的環境，而目前多任務的嵌入式操作系統環境下，EtherCAT總線要達到很好的實時性還是不能滿足要求，因此目前亟需一種方案使得EtherCAT總線實時性更好。

發明內容

本發明的目的在于：提供了一種構建實時處理EtherCAT幀的方法，構建了基于FPGA和AMR聯合的系統，并基于該系統提供一種方法，可以提高EtherCAT總線的性能，達到實時的要求。

本發明采用的技術方案如下：

一種構建實時處理EtherCAT幀的方法，基于雙核ARM以及與雙核ARM連接的FPGA，所述FPGA上設置或連接有一個EtherCAT網口，包括以下步驟：

步驟S1：FPGA接收到從站發送過來的數據后，立即給雙核ARM發送一個中斷；

步驟S2：雙核ARM在接收到FPGA發送的中斷后，雙核ARM的中斷服務程序從將從站發送過來的數據讀取出來，然后進行處理；

步驟S3：雙核ARM處理完畢后通過將數據發送給FPGA；

步驟S4：FPGA等待定時時間間隔到來后，將數據取走發送給從站；

循環上述步驟。

為了更好地實現本方案，進一步地，所述雙核ARM上移植有嵌入式linux操作系統，并且在嵌入式linux系統中移植有實時補丁xenomai。