Powerlink实时以太网介绍课件

1、Powerlink开发总结王科驱动软件部2022/8/201第1页，共30页。目录1. 实时以太网Powerlink协议介绍2. Powerlink项目介绍3. 开发中遇到的问题4. B&R交流合作2022/8/202/30第2页，共30页。1. Powerlink协议介绍1.1 实时以太网国际标准IEC61158与国内标准以太网-工业以太网-实时以太网RTE应用领域：工业控制与运动控制;相关总线：EtherCAT, SERCOSIII,ProfiNET从标准以太网到实时以太网，需要解决：确定性通讯时钟同步（1588、EtherCAT）在总线上高效地、高频地交换小数据可靠性2022/8/203

2、/30第3页，共30页。1.1 实时以太网RTE与OSI模型2022/8/204/30第4页，共30页。1.1 实时以太网IEC61800通讯协议应用协议驱动故障2022/8/205/30第5页，共30页。1. 2 Powerlink简介Powerlink通讯原理：2022/8/206/30第6页，共30页。1.2 Powerlink协议栈协议栈模型2022/8/207/30第7页，共30页。1.3 Powerlink特点FPGA(NIOS)开源，OpenPowerlink协议栈开源内网同步方式，SOC主从周期性数据点对点通讯主站要安装专有网卡双网口带Hub任意插2022/8/208/30第8

3、页，共30页。2. Powerlink项目介绍2.1 需求及变更移植Powerlink FPGA从站（原始需求）开发FPGA + ARM架构从站变更原因：项目早期定方案开发CANOpen 402接口 (IEC61800-201)变更原因：方案升级开发Powerlink主站伺服控制402接口库原因：资源配置空档，机器人只关心运动控制的上层机器人接口，不关心伺服的控制联合开发机器人控制测试程序原因：机器人展会，非机器人计划中的任务开发BR主站，摆脱BR主站的束缚原因：BR成本 高；方便故障测试；提供主从整体方案；协议栈开源（只需附加RTOS）；已实现PC做主Powerlink的改进同步性能增强；解

4、除主站实时要求及专有网卡2022/8/209/30第9页，共30页。2. 2从站结构AP=伺服ARMPCP=FPGA Powerlink Protocol2022/8/2010/30第10页，共30页。2. 2从站结构FPGA2022/8/2011/30第11页，共30页。2. 3 软件结构FPGA+NIOS+ARM与伺服通讯中间接口应用层协议402无缝替换EtherCAT、Powerlink、（CANOpen）2022/8/2012/30第12页，共30页。2.4 编写工具对象字典及XDD描述文件生成2022/8/20Cia 402+ IEC61800标准导出的excel +自定义对象NIO

5、S侧对象字典；xdd文件；ARM侧对象；ARM侧连接代码等13/30第13页，共30页。2. 5 主站控制接口BR主站不支持402AS 伺服库基于SDC实轴方案支持PLCAPC2022/8/2014/30第14页，共30页。2. 6 例子2022/8/20机器人移植替换BR伺服例子Import STEP xddSTEP servo typePI, t_predictIO Mapping15/30第15页，共30页。2. 7多轴同步中断延迟补偿网络传输补偿(PHY)SOC抖动补偿2022/8/20Tset = Toffset + (Tc-t1)16/30第16页，共30页。2. 7多轴同步Syn

6、chronization of 6 STEP servo drivers (PWM jitter)2022/8/2017/30第17页，共30页。2. 8 展示机器人展会2022/8/2018/30第18页，共30页。3. 开发中遇到的问题3.1 涉及的技术方便交流芯片编程ARM+FPGA（NIOS）FPGA并口（防止读写相互干扰）及FSMCFPGA以太网协议栈CANOpen 301协议及402对象字典的实现上位机编程（PC主站）：基于WinPCap以太网编程Xml及C代码生成BR PLC及工控机编程IEC61131编程编程语言C，C#，Python，VHDL，Verilog，2022/8/2

7、019/30第19页，共30页。3. 开发中遇到的问题3.2 列举大家可能会遇到的一定要使用版本管理软件（跟踪、回退、协作等）NIOS：不要都打开指令Cache和数据Cache, volatile也不起作用通讯不能中断，需打印调试系统，如DEF_DEBUG_LVL = 0 xEC002F00L；ARM ITM；注意多中断干扰、 FSMC时序、堆栈大小、执行时间注意内存对齐等和编译器相关的选项（跨平台器件编程）如果有标准，就参照标准来，如IEC 61800/402增加主动性，不要等别人，如B&R和机器人部2022/8/2020/30第20页，共30页。3.3 引申-跨平台的程序跨平台的程序或开源

8、代码或例子程序移植CPU位数、特色（除法器、浮点单元）、ARM/X86大小端内存对齐编译器附加选项定义库定义如memcpy等2022/8/2021/30第21页，共30页。4. B&R交流合作4.1 控制器结构、思想控制库：IO-Driver-Motion-Robot双系统实时任务（Windows NT+ VxWorks+AS Runtime结构）Powerlink总线思想开发自己的总线IEC61131编程环境与C混编硬件结构2022/8/2022/30第22页，共30页。4.2 Safety国标IEC61508-电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全功能安全的基本原则衍生应用标准，比如伺服IEC61800-5-2Open Safety：面向通信的安全协议栈定义SIL142022/8/2023/30第23页，共30页。4.2 Safety定义风险及降低概率的方法完整生命周期2022/8/2024/30第24页，共30页。4.2 Safety硬件安全：各元件、历史失效数据、危害权重软件安全2022/8/2025/30第25页，共30页。4.3 Open Safety实施例2022/8/2026/30第26页，共30页。4.3 Open SafetyModel2022/8/2027/30第27页，共30页。4.3 Open Safety