基于Linux的POWERLINK通信技術的實現與應用研究.pdf

1、傳統(tǒng)運動控制系統(tǒng)的通信主要依賴于現場總線技術，其實時性、可靠性、穩(wěn)定性和開放性很難滿足現代制造業(yè)的發(fā)展需求。實時工業(yè)以太網將標準以太網應用在工業(yè)控制領域，有效地提高了運動控制系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。本文在深入比較分析各種實時以太網的基礎上，選擇了當今開放性最好的實時工業(yè)以太網——EthernetPOWERLINK作為研究對象，采用Linux系統(tǒng)作為實現平臺，對POWERLINK通信技術的實現與應用進行了研究。本文研究內容包括以下幾個部分:

2、
　　1.深入研究了實時內核RTAI系統(tǒng)結構，并將其移植到Linux系統(tǒng)中。利用實時內核RTAI來管理所有的硬件中斷，對Linux系統(tǒng)進行了硬擴展，實現了RTAI/Linux硬實時操作系統(tǒng)，并且驗證了RTAI/Linux系統(tǒng)的硬實時性，為POWERLINK協(xié)議的實現提供了可行的操作平臺。
　　2.根據POWERLINK的協(xié)議架構和硬件實現平臺，制定出了移植的整體方案。詳細分析openPOWERLINK源代碼，系統(tǒng)地介紹了PO

3、WERLINK的工作原理、協(xié)議組成和網絡管理狀態(tài)機的工作流程，結合Linux內核網絡架構，采取內核移植的方式，在Linux系統(tǒng)上實現POWERLINK協(xié)議。
　　3.在Linux系統(tǒng)上實現了一個POWERLINK主站。結合硬件平臺和openPOWERLINK底層模塊代碼，修改了openPOWERLINK協(xié)議的時鐘驅動模塊代碼、設計了中斷服務程序和共享緩存，最后將openPOWERLINK協(xié)議和Linux網絡接口Socket進行綁定

4、。
　　4.將已實現的POWERLINK主站應用在伺服控制系統(tǒng)中，監(jiān)測其通信抖動、同步性和穩(wěn)定性。利用網絡診斷工具WireShark詳細地跟蹤驗證啟動過程，然后對POWERLINK的其他性能進行驗證。其一，將已實現的POWERLINK主站應用到二維伺服運動平臺中，實現圓弧插補。其二，檢測了POWERLINK協(xié)議的通信抖動。其三，將POWERLINK主站與多個從站長時間通信，監(jiān)測網絡通信的穩(wěn)定性和同步性。實驗結果證明，基于Linux