基于Linux的POWERLINK通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的通信主要依賴于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，其實(shí)時(shí)性、可靠性、穩(wěn)定性和開放性很難滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需求。實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)將標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域，有效地提高了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。本文在深入比較分析各種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上，選擇了當(dāng)今開放性最好的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)——EthernetPOWERLINK作為研究對(duì)象，采用Linux系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，對(duì)POWERLINK通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用進(jìn)行了研究。本文研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)部分:

2、
　　1.深入研究了實(shí)時(shí)內(nèi)核RTAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并將其移植到Linux系統(tǒng)中。利用實(shí)時(shí)內(nèi)核RTAI來管理所有的硬件中斷，對(duì)Linux系統(tǒng)進(jìn)行了硬擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了RTAI/Linux硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并且驗(yàn)證了RTAI/Linux系統(tǒng)的硬實(shí)時(shí)性，為POWERLINK協(xié)議的實(shí)現(xiàn)提供了可行的操作平臺(tái)。
　　2.根據(jù)POWERLINK的協(xié)議架構(gòu)和硬件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，制定出了移植的整體方案。詳細(xì)分析openPOWERLINK源代碼，系統(tǒng)地介紹了PO

3、WERLINK的工作原理、協(xié)議組成和網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)機(jī)的工作流程，結(jié)合Linux內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采取內(nèi)核移植的方式，在Linux系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)POWERLINK協(xié)議。
　　3.在Linux系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)POWERLINK主站。結(jié)合硬件平臺(tái)和openPOWERLINK底層模塊代碼，修改了openPOWERLINK協(xié)議的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)模塊代碼、設(shè)計(jì)了中斷服務(wù)程序和共享緩存，最后將openPOWERLINK協(xié)議和Linux網(wǎng)絡(luò)接口Socket進(jìn)行綁定

4、。
　　4.將已實(shí)現(xiàn)的POWERLINK主站應(yīng)用在伺服控制系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)其通信抖動(dòng)、同步性和穩(wěn)定性。利用網(wǎng)絡(luò)診斷工具WireShark詳細(xì)地跟蹤驗(yàn)證啟動(dòng)過程，然后對(duì)POWERLINK的其他性能進(jìn)行驗(yàn)證。其一，將已實(shí)現(xiàn)的POWERLINK主站應(yīng)用到二維伺服運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)圓弧插補(bǔ)。其二，檢測(cè)了POWERLINK協(xié)議的通信抖動(dòng)。其三，將POWERLINK主站與多個(gè)從站長(zhǎng)時(shí)間通信，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和同步性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，基于Linux