[发明专利]一种构建实时处理EtherCAT帧的方法

说明书

一种构建实时处理EtherCAT帧的方法，基于双核ARM以及与双核ARM连接的FPGA，所述FPGA上设置或连接有一个EtherCAT网口，包括以下步骤：FPGA接收到从站发送过来的数据后，立即给双核ARM发送一个中断；双核ARM在接收到FPGA发送的中断后，双核ARM的中断服务程序从将从站发送过来的数据读取出来，然后进行处理；双核ARM处理完毕后通过将数据发送给FPGA；FPGA等待定时时间间隔到来后，将数据取走发送给从站；循环上述步骤。本方案通过利用FPGA内部的定时器实现定时和网口收发数据功能，并且在嵌入式linux操作系统中加入实时补丁RT的方式，提高了EtherCAT设备的实时性。

技术领域

本发明涉及以太网领域，特别涉及一种构建实时处理EtherCAT帧的方法。

背景技术

EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司（Beckhoff Automation GmbH）研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。

Ethercat主张“以太网控制自动化技术”。它是一个开放源代码，高性能的系统，目的是利用以太网协议（最惠国待遇系统局域网），在一个工业环境，特别是对工厂和其他制造业的关注，其中利用机器人和其他装备线上的技术。EtherCAT是IEC规范(IEC/PAS62407)。

目前有多种用于提供实时功能的以太网方案：例如，通过较高级的协议层禁止CSMA/CD存取过程，并使用时间片或轮询过程来取代它。其它方案使用专用交换机，并采用精确的时间控制方式分配以太网数据包。尽管这些解决方案能够比较快和比较准确地将数据包传送到所连接的以太网节点，但带宽的利用率却很低，特别是对于典型的自动化设备，因为即使对于非常小的数据量，也必须要发送一个完整的以太网帧。而且，重新定向到输出或驱动控制器，以及读取输入数据所需的时间主要取决于执行方式。通常也需要使用一条子总线，特别是在模块化I/O系统中，这些系统与BeckhoffK-总线一样，通过同步子总线系统加快传输速度，但是这样的同步将无法避免引起通讯总线传输的延迟。

在我们在使用EtherCAT总线时，要依赖良好的多任务嵌入式操作系统的环境，而目前多任务的嵌入式操作系统环境下，EtherCAT总线要达到很好的实时性还是不能满足要求，因此目前亟需一种方案使得EtherCAT总线实时性更好。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种构建实时处理EtherCAT帧的方法，构建了基于FPGA和AMR联合的系统，并基于该系统提供一种方法，可以提高EtherCAT总线的性能，达到实时的要求。

本发明采用的技术方案如下：

一种构建实时处理EtherCAT帧的方法，基于双核ARM以及与双核ARM连接的FPGA，所述FPGA上设置或连接有一个EtherCAT网口，包括以下步骤：

步骤S1：FPGA接收到从站发送过来的数据后，立即给双核ARM发送一个中断；

步骤S2：双核ARM在接收到FPGA发送的中断后，双核ARM的中断服务程序从将从站发送过来的数据读取出来，然后进行处理；

步骤S3：双核ARM处理完毕后通过将数据发送给FPGA；

步骤S4：FPGA等待定时时间间隔到来后，将数据取走发送给从站；

循环上述步骤。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述双核ARM上移植有嵌入式linux操作系统，并且在嵌入式linux系统中移植有实时补丁xenomai。