(完整版)Powerlink實(shí)時(shí)以太網(wǎng)介紹

Powerlink開發(fā)總結(jié)王科驅(qū)動(dòng)軟件部2024/4/121目錄1.實(shí)時(shí)以太網(wǎng)Powerlink協(xié)議介紹2.Powerlink項(xiàng)目介紹3.開發(fā)中遇到的問題4.B&R交流合作2024/4/122/301.Powerlink協(xié)議介紹1.1實(shí)時(shí)以太網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)->工業(yè)以太網(wǎng)->實(shí)時(shí)以太網(wǎng)RTE應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)控制與運(yùn)動(dòng)控制;相關(guān)總線：EtherCAT,SERCOSIII,ProfiNET從標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)到實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，需要解決：確定性通訊時(shí)鐘同步（1588、EtherCAT）在總線上高效地、高頻地交換小數(shù)據(jù)可靠性2024/4/123/301.1實(shí)時(shí)以太網(wǎng)RTE與OSI模型2024/4/124/301.1實(shí)時(shí)以太網(wǎng)IEC61800通訊協(xié)議應(yīng)用協(xié)議驅(qū)動(dòng)故障2024/4/125/301.2Powerlink簡介Powerlink通訊原理：2024/4/126/301.2Powerlink協(xié)議棧協(xié)議棧模型2024/4/127/301.3Powerlink特點(diǎn)FPGA(NIOS)開源，OpenPowerlink協(xié)議棧開源內(nèi)網(wǎng)同步方式，SOC主從周期性數(shù)據(jù)點(diǎn)對點(diǎn)通訊主站要安裝專有網(wǎng)卡雙網(wǎng)口帶Hub任意插2024/4/128/302.Powerlink項(xiàng)目介紹2.1需求及變更移植PowerlinkFPGA從站（原始需求）開發(fā)FPGA+ARM架構(gòu)從站變更原因：項(xiàng)目早期定方案開發(fā)CANOpen402接口(IEC61800-201)變更原因：方案升級(jí)開發(fā)Powerlink主站伺服控制402接口庫原因：資源配置空檔，機(jī)器人只關(guān)心運(yùn)動(dòng)控制的上層機(jī)器人接口，不關(guān)心伺服的控制聯(lián)合開發(fā)機(jī)器人控制測試程序原因：機(jī)器人展會(huì)，非機(jī)器人計(jì)劃中的任務(wù)開發(fā)BR主站，擺脫BR主站的束縛原因：BR成本高；方便故障測試；提供主從整體方案；協(xié)議棧開源（只需附加RTOS）；已實(shí)現(xiàn)PC做主Powerlink的改進(jìn)同步性能增強(qiáng)；解除主站實(shí)時(shí)要求及專有網(wǎng)卡2024/4/129/302.2從站結(jié)構(gòu)AP=伺服ARMPCP=FPGAPowerlinkProtocol2024/4/1210/302.2從站結(jié)構(gòu)FPGA2024/4/1211/302.3軟件結(jié)構(gòu)FPGA+NIOS+ARM與伺服通訊中間接口應(yīng)用層協(xié)議402無縫替換EtherCAT、Powerlink、（CANOpen）2024/4/1212/302.4編寫工具對象字典及XDD描述文件生成2024/4/12Cia402+IEC61800標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出的excel+自定義對象NIOS側(cè)對象字典；xdd文件；ARM側(cè)對象；ARM側(cè)連接代碼等13/302.5主站控制接口BR主站不支持402AS伺服庫基于SDC實(shí)軸方案支持PLC\APC2024/4/1214/302.6例子2024/4/12機(jī)器人移植替換BR伺服例子ImportSTEPxddSTEPservotypePI,t_predictIOMapping15/302.7多軸同步中斷延遲補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)傳輸補(bǔ)償(PHY)SOC抖動(dòng)補(bǔ)償2024/4/12Tset=Toffset+(Tc-Δt1)16/302.7多軸同步Synchronizationof6STEPservodrivers(PWMjitter)2024/4/1217/302.8展示機(jī)器人展會(huì)2024/4/1218/303.開發(fā)中遇到的問題3.1涉及的技術(shù)—方便交流芯片編程ARM+FPGA（NIOS）FPGA并口（防止讀寫相互干擾）及FSMCFPGA以太網(wǎng)協(xié)議棧CANOpen301協(xié)議及402對象字典的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)編程（PC主站）：基于WinPCap以太網(wǎng)編程Xml及C代碼生成BRPLC及工控機(jī)編程IEC61131編程編程語言C，C#，Python，VHDL，Verilog，2024/4/1219/303.開發(fā)中遇到的問題3.2列舉大家可能會(huì)遇到的一定要使用版本管理軟件（跟蹤、回退、協(xié)作等）NIOS：不要都打開指令Cache和數(shù)據(jù)Cache,volatile也不起作用通訊不能中斷，需打印調(diào)試系統(tǒng)，如DEF_DEBUG_LVL=0xEC002F00L；ARMITM；注意多中斷干擾、FSMC時(shí)序、堆棧大小、執(zhí)行時(shí)間注意內(nèi)存對齊等和編譯器相關(guān)的選項(xiàng)（跨平臺(tái)器件編程）如果有標(biāo)準(zhǔn)，就參照標(biāo)準(zhǔn)來，如IEC61800/402增加主動(dòng)性，不要等別人，如B&R和機(jī)器人部…2024/4/1220/303.3引申--跨平臺(tái)的程序跨平臺(tái)的程序或開源代碼或例子程序移植CPU位數(shù)、特色（除法器、浮點(diǎn)單元）、ARM/X86大小端內(nèi)存對齊編譯器附加選項(xiàng)定義庫定義如memcpy等2024/4/1221/304.B&R交流合作4.1控制器結(jié)構(gòu)、思想控制庫：IO->Driver->Motion->Robot雙系統(tǒng)實(shí)時(shí)任務(wù)（WindowsNT+VxWorks+ASRuntime結(jié)構(gòu)）Powerlink總線思想

開發(fā)自己的總線IEC61131編程環(huán)境與C混編硬件結(jié)構(gòu)…2024/4/1222/304.2Safety國標(biāo)IEC61508-電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全功能安全的基本原則衍生應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，比如伺服IEC61800-5-2OpenSafety：面向通信的安全協(xié)議棧定義SIL1~42024/4/1223/304.2Safety定義風(fēng)險(xiǎn)及降低概率的方法完整生命周期2024/4/1224/304.2Safety硬件安全：各元件、歷史失效數(shù)據(jù)、危害權(quán)重軟件安全2024/4/1225/304.3OpenSafety實(shí)施例2024/4/1226/304.3OpenSafetyModel2024/4/122