EtherCAT主站开发经验——基于Zedboard

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

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。

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

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

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。

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

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”.

五、配置文件系统

5.1、解压文件系统

6.2压缩文件系统

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”

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

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

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

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