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ACB720高性能配套控制板卡
發(fā)布時(shí)間:2022-08-16 10:26:28

  為了在運(yùn)動控制系統(tǒng)中實(shí)施高性能的EtherCAT總線,我們選用賽靈思公司(Xilinx)推出的行業(yè)第一個(gè)全可編程SoC產(chǎn)品ZYNQ-7000,它將雙核ARM Cortex-A9處理器,低功耗可編程邏輯以及常用的外設(shè)緊密集成在一起。Zynq-7000可編程 SoC (AP SoC) 器件集成了ARM處理器的軟件可編程性與FPGA的硬件可編程性的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)各種各樣靈活而高效的運(yùn)算。兩者的結(jié)合是開發(fā)EtherCAT高性能主站的一種可靠實(shí)施方案。主站基于XC7Z020器件,可以運(yùn)行基于Linux,Android,WinCE或其他嵌入式OS/ RTOS等操作系統(tǒng)。

  首先基于ZYNQ-7000硬件平臺,運(yùn)用系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)方法對EtherCAT主站進(jìn)行總體方案規(guī)劃,然后基于電子設(shè)計(jì)平臺Vivado設(shè)計(jì)主站的硬件工程,接著在CPU0上搭建Fre-eRTOS操作系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上移植了開源主站庫(SOEM-1.3.3),并對網(wǎng)卡驅(qū)動進(jìn)行優(yōu)化,最后建立了EtherCAT主站測試系統(tǒng)。主站的周期通信時(shí)間約為40μs,通信抖動為納秒級,具有很高的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。

  根據(jù)基于ZYNQ的EtherCAT主站的功能特點(diǎn),我們把ACB720系列產(chǎn)品再分成3類:

  (1)主控采用單核版本的ZYNQ,這是低成本方案,運(yùn)行FreeRTOS,其中優(yōu)先級最高的任務(wù)是EtherCAT主站,其余為UDP服務(wù)器等,外設(shè)為兩個(gè)以太網(wǎng)口和I/O口若干。

  (2)主控采用XC7Z010,這是雙核版本,由于FPGA資源非常豐富,因此嵌入式的主頻不需要很高。其中,CPU0運(yùn)行EtherCAT的Bare Metal程序;CPU1運(yùn)行FreeRTOS,UDP服務(wù)器程序,負(fù)責(zé)接收游戲數(shù)據(jù)和收發(fā)平板數(shù)據(jù),雙核通過共享內(nèi)存方式通信。外設(shè)為兩個(gè)以太網(wǎng)口和I/O若干。

  (3)主控采用XC7Z020,這是雙核版本,屬于高端方案,選用較高的主頻。CPU0運(yùn)行EtherCAT的Bare Metal程序;CPU1運(yùn)行Linux,Linux負(fù)責(zé)UDP服務(wù)器和GUI,雙核之間采用共享內(nèi)存通信或者雙核采用SMP架構(gòu),運(yùn)行RTLinux(具體方案以性能而定)。外設(shè)為兩個(gè)以太網(wǎng)口,一個(gè)視頻輸出接口,兩個(gè)USB接口和I/O口若干。對成本敏感的產(chǎn)品可以用方案(1),如果希望和倍福主站性能媲美的產(chǎn)品可以選擇方案(3)。

關(guān)鍵詞: ACB720,高性能,配套,控制,板卡,為了,在,運(yùn)動,
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