瑞芯微RK3506开发板Ethercat主站适配开发详细攻略，实测微秒级抖动延迟！-电子发烧友网

IgH EtherCAT总线

IgH EtherCAT是运行于Linux系统的开源EtherCAT主站程序，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开发包配套EtherCAT工具，可提供各种可在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。具体详情可以查看IgH的官网进行了解。

本文基于触觉智能RK3506星闪开发板演示Ethercat主站开发，其配套RK3506核心板（3核A7+M0多核异构），100%全国产，峰值功耗低至0.65W。

EtherCAT IgH软件环境

EtherCAT整体介绍

EtherCAT整体分为四个部分，包含：实时Linux内核、用户态、驱动以及EtherCAT应用。触觉智能RK3506开发板提供EtherCAT预编译的bin文件：

实时Linux内核

EtherCAT IgH需要保证高实时性，Preempt-RT是一种针对实时性能进行了优化的Linux内核。与普通的 Linux内核相比，Preempt-RT具有以下优势：

1. 实时性能： Preempt-RT提供了更可靠和更精确的实时性能。它采用了一些实时调度策略和机制，使得任务能够按照严格的时间要求执行，从而适用于需要高度可预测性和低延迟的应用场景，如工业自动化、机器人控制等。

2. 硬实时能力：Preempt-RT具有硬实时能力，即能够确保任务在规定的时间内完成，而不会受到其他任务或中断的干扰。这对于需要严格的时间限制的应用非常重要，如航空航天、医疗设备等领域。

3. 任务调度：Preempt-RT使用了更加高效和优化的任务调度算法，如基于优先级的实时调度算法，以确保高优先级任务能够及时响应并完成，而低优先级任务不会影响到实时任务的执行。

4. 中断处理：Preempt-RT针对中断处理进行了优化，使得中断的响应时间更短，能够更快地响应外部事件。

5. 内核定时器：Preempt-RT提供了更精确和可配置的内核定时器，使得可以实现微秒级的定时精度，适用于对时间要求极高的应用场景。

6. 实时扩展：Preempt-RT提供了一些实时扩展机制，使得用户能够方便地对内核进行定制和扩展，以满足特定应用的需求。

总的来说，Preempt-RT在实时性能、可靠性和精度方面比普通的Linux内核更加优秀，因此在对实时性能要求较高的应用场景中被广泛使用。瑞芯微提供配套SDK的Preempt-RT补丁。

用户态

用户态中主要是两个文件，ethercat和libethercat.so，一个是EtherCAT IgH的调试工具，一个是EtherCAT。

IgH的动态库，用来提供用户层接口。用户态部分访问以下链接：

https://gitlab.com/etherlab.org/ethercat/-/tree/master?r ef_type=heads下载IgH的源代码，编译后会生成ethercat二进制文件，libethercat.so和一些example等等。用户态部分也可以使用预编译好的EtherCAT IgH二进制文件和libethercat.so，如下所示：

驱动

驱动部分主要是ec_master.ko和一些瑞芯微RK优化后的ko文件。

EtherCAT IgH应用部分

EtherCAT IgH应用部分需要根据实际使用的伺服驱动器来实现，该部分无法通用的，触觉智能提供如下测试组件：

EtherCAT IgH软件编译和部署

以下将根据实时Linux内核、用户态、驱动以及EtherCAT应用四个部分进行讲解。

编译内核

步骤一：打上Preempt-RT补丁，内核方案选择Preempt-RT内核方案，参考文档打上补丁：SDK/docs/Patches/Real-Time-Performance/README.md

要特别注意的是：发布的驱动部分SDK/external/rk_ethercat_release和内核头文件强相关，请确认内核的commit

要和SDK/external/rk_ethercat_release/driver/redmine中描述的一样，再打入Preempt-RT补丁。

步聚二：修改RK3506 Linux 6.1内核

diff --git a/arch/arm/configs/rk3506_defconfig b/arch/arm/configs/rk3506_defconfig index e6d3ba608a77..3029973ade8c 100644 --- a/arch/arm/configs/rk3506_defconfig +++ b/arch/arm/configs/rk3506_defconfig @@ -2,6 +2,7 @@ CONFIG_KERNEL_XZ=y CONFIG_DEFAULT_HOSTNAME="localhost" CONFIG_SYSVIPC=y +CONFIG_NO_HZ_FULL=y CONFIG_NO_HZ=y CONFIG_HIGH_RES_TIMERS=y CONFIG_PREEMPT=y @@ -119,12 +120,13 @@ CONFIG_NETDEVICES=y # CONFIG_NET_VENDOR_SOLARFLARE is not set # CONFIG_NET_VENDOR_SMSC is not set # CONFIG_NET_VENDOR_SOCIONEXT is not set -CONFIG_STMMAC_ETH=y +CONFIG_STMMAC_ETH=m # CONFIG_DWMAC_GENERIC is not set # CONFIG_NET_VENDOR_SYNOPSYS is not set # CONFIG_NET_VENDOR_VIA is not set # CONFIG_NET_VENDOR_WIZNET is not set # CONFIG_NET_VENDOR_XILINX is not set +CONFIG_PHYLIB=y CONFIG_MOTORCOMM_PHY=y CONFIG_PPP=y # CONFIG_WLAN is not set

步骤三：编译出实时内核最后根据rt-linux README.md，生成实时性内核。

EtherCAT IgH应用部分

EtherCAT IgH应用部分需要根据具体的伺服器来编写，需要使用上面用户态编译出来的EtherCAT IgH工具获取一些伺服驱动器的配置信息，然后完成应用代码的开发。具体可添加触觉智能客服微信13423856106，获取EtherCAT IgH应用部分开发指导。

EtherCAT IgH工具介绍

使用ethercat --help命令可以查看EtherCAT IgH工具，这些工具可以查看与主站连接的从站的各种信息，可以有助于主站应用程序的编写，下面介绍几种常用的命令和参数的使用，其中[]中为必选参数， <>为可选参数。

以c语言的形式输出pdo信息（ethercat cstruct）EtherCAT IgH应用部分

/* Master 0, Slave 0 * Vendor ID: 0x00000a79 * Product code: 0x00002000 * Revision number: 0x00000001 */ ec_pdo_entry_info_t slave_0_pdo_entries[] = { {0x603f, 0x00, 16}, /* ErrorCode */ {0x6041, 0x00, 16}, /* StatusWord */ {0x6064, 0x00, 32}, /* Position actual value */ {0x60fd, 0x00, 32}, /* Digital inputs */ {0x6061, 0x00, 8}, /* Modes of operation display */ {0x6040, 0x00, 16}, /* ControlWord */ {0x6060, 0x00, 8}, /* Modes of operation */ {0x607a, 0x00, 32}, /* Target position */ {0x6081, 0x00, 32}, /* Profile velocity */ {0x6099, 0x01, 32}, /* Search Switch */ {0x6099, 0x02, 32}, /* Search Zero */ {0x6040, 0x00, 16}, {0x607a, 0x00, 32}, {0x60ff, 0x00, 32}, {0x6060, 0x00, 8}, {0x0000, 0x00, 8}, /* Gap */ {0x6041, 0x00, 16}, {0x6064, 0x00, 32}, {0x606c, 0x00, 32}, {0x6061, 0x00, 8}, {0x0000, 0x00, 8}, /* Gap */ }; ec_pdo_info_t slave_0_pdos[] = { {0x1a01, 5, slave_0_pdo_entries + 0}, /* TxPDO 2 */ {0x1601, 6, slave_0_pdo_entries + 5}, /* RxPDO 2 */ {0x1600, 5, slave_0_pdo_entries + 11}, {0x1a00, 5, slave_0_pdo_entries + 16}, }; ec_sync_info_t slave_0_syncs[] = { {0, EC_DIR_OUTPUT, 2, slave_0_pdos + 0, EC_WD_DISABLE}, {1, EC_DIR_INPUT, 0, NULL, EC_WD_DISABLE}, {2, EC_DIR_OUTPUT, 1, slave_0_pdos + 2, EC_WD_ENABLE}, {3, EC_DIR_INPUT, 1, slave_0_pdos + 3, EC_WD_DISABLE}, {0xff} }; 0 0:0 PREOP + 0x000001dd:0x10305070

输出pdo信息（ethercatpdos）

SM0: PhysAddr 0x1000, DefaultSize 128, ControlRegister 0x26, Enable 1 RxPDO 0x1a01 "TxPDO 2" PDO entry 0x603f:00, 16 bit, "ErrorCode" PDO entry 0x6041:00, 16 bit, "StatusWord" PDO entry 0x6064:00, 32 bit, "Position actual value" PDO entry 0x60fd:00, 32 bit, "Digital inputs" PDO entry 0x6061:00, 8 bit, "Modes of operation display" RxPDO 0x1601 "RxPDO 2" PDO entry 0x6040:00, 16 bit, "ControlWord" PDO entry 0x6060:00, 8 bit, "Modes of operation" PDO entry 0x607a:00, 32 bit, "Target position" PDO entry 0x6081:00, 32 bit, "Profile velocity" PDO entry 0x6099:01, 32 bit, "Search Switch" PDO entry 0x6099:02, 32 bit, "Search Zero" SM1: PhysAddr 0x1100, DefaultSize 128, ControlRegister 0x22, Enable 1 SM2: PhysAddr 0x1200, DefaultSize 12, ControlRegister 0x64, Enable 1 RxPDO 0x1600 "" PDO entry 0x6040:00, 16 bit, "" PDO entry 0x607a:00, 32 bit, "" PDO entry 0x60ff:00, 32 bit, "" PDO entry 0x6060:00, 8 bit, "" PDO entry 0x0000:00, 8 bit, "Gap" SM3: PhysAddr 0x1300, DefaultSize 19, ControlRegister 0x20, Enable 1 TxPDO 0x1a00 "" PDO entry 0x6041:00, 16 bit, "" PDO entry 0x6064:00, 32 bit, "" PDO entry 0x606c:00, 32 bit, "" PDO entry 0x6061:00, 8 bit, "" PDO entry 0x0000:00, 8 bit, "Gap"

#设置别名地址(下面的例子代表设置位置0的别名修改为1) ethercat alias -p 0 0 #设置别名地址(下面的例子代表别名0的别名修改为1) ethercat alias -a 0 1

Ethercat IgH主站性能测试结论

触觉智能RK3506开发板1ms控制周期内，性能数据如下：