创龙 瑞芯微 RK3588 国产2.4GHz八核 工业开发板—IgH EtherCAT主站开发案例（上）
原创
创龙 瑞芯微 RK3588 国产2.4GHz八核 工业开发板—IgH EtherCAT主站开发案例（上）
原创
前 言
创龙科技研发的 TL3588-EVM 评估板可基于 IgH EtherCAT 实现伺服电机控制。为助力开发者掌握相关开发要点，本文先介绍 IgH EtherCAT，再详述案例测试（多模式多状态电机控制与抖动统计）、编译流程及核心代码，覆盖环境配置、驱动加载与程序运行，帮助开发者高效完成评估板 IgH EtherCAT 主站开发与电机控制功能实现。
本文档适用开发环境：
Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
开发环境：VMware16.2.5、Ubuntu20.04.6 64bit
U-Boot：U-Boot-2017.09
Kernel：Linux-RT-5.10.160
LinuxSDK：LinuxSDK-[版本号]（基于rk3588_linux_release_v1.2.1_20230720）
IgH EtherCAT：ethercat-stable-1.5-gcd0d17d-20210723
伺服驱动器：台达ASD-A2-0121-E
伺服电机：台达ECMA-C10401GS
我司默认使用的是Linux内核，同时提供了Linux-RT内核boot-rt.img位于产品资料“4-软件资料\Debian\Kernel\image\linux-5.10.160-[版本号]-[Git系列号]\”目录下，版本号、Git序列号以实际情况为准。请按照如下方法替换为Linux-RT内核。
请将boot-rt.img镜像拷贝至评估板文件系统任意目录下。执行如下命令，替换内核镜像至系统启动卡，评估板重启生效。
备注：如需固化至eMMC，请将设备节点修改为"/dev/mmcblk0p3"。
Target# dd if=boot-rt.img of=/dev/mmcblk1p3
Target# sync
Target# reboot
我司提供的IgH EtherCAT主站开发案例igh_ethercat_dc_motor位于产品资料“4-软件资料\Demo\”目录下，主要包含src、bin和igh_ethercat等文件夹，具体说明如下。
IgH EtherCAT简介
IgH EtherCAT为运行于Linux系统的免费开源EtherCAT主站程序，框架如下所示。
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开发包提供EtherCAT工具，该工具提供各种可在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。
IgH EtherCAT官网：https://www.etherlab.org/en/ethercat。
案例说明
案例功能：EtherCAT通讯周期时间为1ms，控制伺服电机正转和反转，并通过串口循环打印EtherCAT通讯周期时间的最大值和最小值。
（1）正转：伺服电机目标速度从0加速到10000，当达到10000速度后，控制伺服电机减速至0，循环运行。
（2）反转：伺服电机目标速度从0加速到-10000，当达到-10000速度后，控制伺服电机减速至0，循环运行。
案例测试
在本案例测试过程中，程序均在隔离CPU环境下运行，并分别采用SCHED_FIFO和SCHED_DEADLINE两种进程调度策略，在空载状态、满负荷状态下持续运行12小时。
请按下图所示使用网线连接评估板ETH1网口和伺服驱动器A的IN网口，将伺服驱动器A的OUT网口使用网线连接至伺服驱动器B的IN网口。
本次测试以隔离CPU4核心为例进行演示，评估板上电前长按"Ctrl + C"进入U-Boot命令行模式，修改环境变量，隔离CPU4核心，保存环境变量后重启评估板。
U-Boot# setenv bootargs "storagemedia=emmc androidboot.storagemedia=emmc androidboot.mode=normal isolcpus=4"
U-Boot# saveenv
U-Boot# reset
进入评估板文件系统，执行如下命令，确认已正确隔离CPU。
Target# cat /proc/cmdline
为便于测试，我司提供经验证的IgH EtherCAT主站程序为案例"igh_ethercat\images\"目录下的ethercat-stable-[版本号]-[Git序列号].tar.gz压缩包，将其拷贝至评估板文件系统任意目录下。版本号、Git序列号请以实际情况为准。将案例bin目录下的igh_ethercat_dc_motor可执行文件拷贝至评估板文件系统。
执行如下命令，解压IgH EtherCAT主站程序压缩包，得到_install文件夹。
Target# tar -xvf ethercat-stable-1.5-gcd0d17d.tar.gz
执行如下命令，并查询评估板网卡物理地址。
Target# ifconfig
执行如下命令，加载驱动模块，命令中"0e:e2:85:a1:c8:fd"为评估板网卡物理地址，请根据实际情况修改。
Target# insmod -f /root/_install/modules/ec_master.ko main_devices=0e:e2:85:a1:c8:fd
执行如下命令，拷贝EtherCAT主站相关文件至评估板文件系统。
Target# mkdir /etc/sysconfig
Target# cp _install/etc/sysconfig/ethercat /etc/sysconfig
Target# mkdir -p /lib/modules/$(uname -r)
Target# cp _install/modules/ec_master.ko /lib/modules/$(uname -r)
Target# depmod -a
备注：此处的警告信息不影响测试结果，忽略即可。
执行如下命令，启动EtherCAT主站。
Target# /root/_install/etc/init.d/ethercat start
执行如下命令，加载ec_generic.ko驱动文件。
Target# insmod -f _install/modules/ec_generic.ko
执行如下命令，添加IgH动态链接库路径。
Target# export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/_install/lib
Target# sync
执行如下命令，修改内核信息打印级别。
Target# echo 1 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk
执行如下命令，可查看igh_ethercat_dc_motor程序相关参数信息。
Target# ./igh_ethercat_dc_motor --help
参数解释
（1）-d：指定电机转向，0：正转，1：反转；
（2）-v：打印程序版本信息；
（3）-s：选择进程调度策略模式。程序执行时未使用-s参数或-s参数值为0，进程调度策略默认为SCHED_FIFO；若使用-s参数且参数值为1，进程调度策略为SCHED_DEADLINE，后面未添加参数值[xxx xxx xxx]则使用默认参数值，其中sched-runtime值表示运行时间、sched-deadline值表示相对的期限、sched-period值表示周期，单位均为ns；
（4）-help：查看程序运行参数。
电机正转
SCHED_FIFO模式（空载状态）
该测试状态为程序运行在隔离CPU，程序进程调度策略设置为SCHED_FIFO，进程优先级设置为最高，空载状态测试12个小时。
执行以下命令，控制两台伺服电机同时正转。
Target# taskset -c 4 ./igh_ethercat_dc_motor -d 0 -s 0 > log.txt &
打印信息"2554"为进程号，请根据实际进程号，执行如下命令，确认进程调度策略。
Target# chrt -p 2554
如需停止运行后台程序，请执行如下命令。
Target# kill -9 2554
SCHED_FIFO模式（满负荷状态）
该测试状态为程序运行在隔离CPU，程序进程调度策略设置为SCHED_FIFO，进程优先级设置为最高，满负荷状态压力测试12个小时。
执行以下命令，控制两台伺服电机同时正转。
Target# stress --cpu 8 --io 8 --vm 8 -t 43200 &
Target# taskset -c 4 ./igh_ethercat_dc_motor -d 0 -s 0 > log.txt &
打印信息"2785"为进程号，请根据实际进程号，执行如下命令，确认进程调度策略。
Target# chrt -p 2785
如需停止运行后台程序，请执行如下命令。
Target# kill -9 2785
SCHED_DEADLINE模式（空载状态）
该测试状态为程序运行在隔离CPU，程序进程调度策略设置为SCHED_DEADLINE、进程优先级设置为最高，空载状态测试12个小时。
执行如下命令，控制两台伺服电机同时正转。
Target# taskset -c 4 ./igh_ethercat_dc_motor -d 0 -s 1 > log.txt &
打印信息"2874"为进程号，请根据实际进程号，执行如下命令，确认进程调度策略。
Target# chrt -p 2874
如需停止运行后台程序，请执行如下命令。
Target# kill -9 2874
SCHED_DEADLINE模式（满负荷状态）
该测试状态为程序运行在隔离CPU，进程调度策略设置为SCHED_DEADLINE，优先级设置为最高，满负荷状态压力测试12个小时。
执行以下命令，控制两台伺服电机同时正转。
Target# stress --cpu 8 --io 8 --vm 8 -t 43200 &
Target# taskset -c 4 ./igh_ethercat_dc_motor -d 0 -s 1 > log.txt &
打印信息"2985"为进程号，请根据实际进程号，执行如下命令，确认进程调度策略。
Target# chrt -p 2985
如需停止运行后台程序，执行如下命令。
Target# kill -9 2985
统计结果分析
程序运行输出的打印信息保存到了log.txt，停止后台运行程序后，执行如下命令查看log.txt部分内容。
Target# head -n100 log.txt
参数解释：
（1）latency：等待唤醒时间(ns)；
（2）period：EtherCAT通讯周期时间(ns)；
（3）exec：接收和发送EtherCAT数据时间(ns)。
案例设置period为1ms，通过分析log.txt得到12小时的period最小值和period最大值（period单位：纳秒），通过分析计算period得到12个小时的period抖动值（period最大值 - period最小值），从period抖动值中分析、计算得到period最大抖动值、period平均抖动值。
对log.txt文件内容进行数据分析后，得到如下结果。
备注：从表中数据可知，SCHED_DEADLINE模式在空载、满负荷状态都比SCHED_FIFO模式抖动值小，建议使用SCHED_DEADLINE模式。
电机反转
请参考上述“电机正转”测试方法，将运行igh_ethercat_dc_motor可执行程序命令中的"-d 0"参数修改为"-d 1"。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
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