EtherCAT主站开发经验——基于Zedboard

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EtherCAT工业实时以太网技术以其高速,稳定的性能特点,被大量应用于运动控制,机器人,CNC等领域。本经验分享将分享KPA EtherCAT主站在Zedboard的开发经验和测试数据,欢迎有兴趣的参考交流

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一、概述

本文档介绍如何去配置ZedBoard,形成一个测试硬件平台去运行KPA EtherCAT主站

1、在Xilinx Vivado v2014.4.1创建硬件工程

2、KPA IP cores通过AXI总线连接到ARM 处理器,在IP core与Linux kernel之间,应该有KPA NIC module ,这样两者之间才能建立通讯

3、Zedboard 与EtherCAT的通信是通过扩展模块建立连接的,这个模块带有PHY和Ethernet插槽,建议使用KPA Extented PC104-base Card或者PC104 card

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二、硬件介绍

硬件的测试平台包括Zedboard的硬件工程和启动Linux全部组,Linux带有 Xenomai实时补丁。

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三、FPGA编程

1、用Vivado打开“Zedboard”样例工程,该工程包括KPA IP cores

2、“pad.xdc”该文件描述了KPA mac core 的MII接口连接,端口分配到Zynq的扩展引脚,连接到Zedboard开发板的JC和JD

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此文章未经许可获取自百度经验

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3、增加IP core,点击“Generate Bitstream”生成FPGA bitstream file “design_1_wrapper.bit”

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4、在弹出的窗口,点击“View Reports”,点击“OK”,这个时候FPGA bitstream file“dsign_1_wrapper.bit”就可以使用了。

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四、Linux 配置

1、下载Xilinx PetalLinux工具,相关链接如下,

http://www.xilinx.com/support/download/index.html/content/xilinx/en/downloadNav/petalinux.html,在文件“.profile”中增加如下,重启系统

2、配置Linux kernel

2.1、创建路径,把KPA sample 复制进去

2.2、下载Linuxkernel源文件,复制KPA sample的“.config”文件到Linuxkernel源文件路径中。

2、Xenomai 安装

3.1、下载Xenomai version 2.6.3,连接如下

http://download.gna.org/xenomai/stable/xenomai-2.6.3.tar.bz2

3.2、解压到该路径下

3.3、安装Xenomai

具体图片如下

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四、编译Linux kernel

4.1、运行kernel配置工具

4.2、键入编译工具,PetalLnux是“arm-xilinx-linux-gnueabi-”

4.3、保存,退出

4.4、开始编译kernel

5、Device tree

Linux device tree 位于样例路径下,见“install_folder/boot/devicetree.dtb”.

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五、配置文件系统

5.1、解压文件系统

6.2压缩文件系统

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六、编译KPA NIC module

6.1、重新编译Linux kernel后,需重新编译KPA NIC module

6.2、编辑文件“makefile”

变量“KDIR”应包含到Linux kernel 源文件(“~/work/linux-xlnx”).

变量“CROSS_TOP_DIR”应包含到

(“/path_to_petal/tools/linux-i386/arm-xilinx-linux-gnueabi”).

变量“XANOMAI_PATH”应包含到(“/usr/xenomai”)路径下

6.3运行“make_module”

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七、创建Zynq 启动

7.1、运行XilinxSDK,选择路径

7.2、点击“Xilinx Tools/Create Boot Image”

7.3、选择“Creat a New BIF file”输出BIF文件

7.4、点击“Add”,选择如图路径,类型为bootloader ,点击OK

7.5、点击“Add”生成FPGA bitstream file

7.6、输出为“...\zedboard\sw\binaries\zed\BOOT.BIN”

点击“Create Image”,此时“BOOT.BIN”文件可以用来启动FPGA和下载Linux

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八、使用Zedboard

8.1、跳线帽做配置

MODE3(JP10)接3.3V

MODE2(JP9)接3.3V

其他MODE引脚接GND

8.2、PC104和Zedboard连接

8.3、插入SD卡到Zedboard,连接micro USB 线缆 J14,开启电源

8.4、打开串口终端

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九、启动主站

KPA EtherCAT 通过PRC Server 把KPAEtherCAT Master 加载进来。

1、网线连接Zeboard和PC(安装EtherCAT Studio)默认的IP地址192.168.100.1

2、Zedboard 运行ecatmrpcserver.sh

3、连接Studio(IP 地址:193.168.100.1,port:5000)

4、选择“eth0”

5、在Studio设置cycle time

6、扫描总线

7、配置DC

8、切换主站状态

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十、测试结果

ZedBoard 是基于Xilinx Zynq™-7000 扩展式处理平台(EPP)的低成本开发板 

硬件:ZedBoard, ISM Networking FMC Module 

OS: Xenomai 

Linux (none) 3.8.0zynq-kpa #2 SMP PREEMPT Tue Jan 20 09:52:25 MSK 2015 armv7l GNU/Linux Xenomai 2.6.3 

 

ECAT Configuration: 

Configuration A: 2 slaves, no DC, no Mailbox, cyclic frame 60 bytes 

Configuration B: 2 slaves, DC, no Mailbox, cyclic frame 60 bytes 

Configuration C: 16 slaves (axis), 192 Bytes of Process Data, DC, cyclic frame 266 Bytes 

Test time: 60 min 

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