【產(chǎn)品應用】EtherCAT主站控制器系統(tǒng)實時性測試

EtherCAT作為高效的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡技術，其實時性能需依賴高實時操作系統(tǒng)才能充分展現(xiàn)。本文以ZMC600E為例，測試系統(tǒng)實時性并分析操作系統(tǒng)抖動數(shù)據(jù)。

ZMC600E EtherCAT主站控制器 是廣州致遠電子股份有限公司開發(fā)的新一代智能總線型控制器，其采用多核異構應用處理器為核心，其內(nèi)核包括2個64位的Arm?Cortex?-A53核，主頻1.0GHz；4個Cortex?-R5F內(nèi)核，主頻800MHz。同時板載1GB DDR4、4GB eMMC以及32KB FRAM。

ZMC600E EtherCAT主站控制器應用于機器運動時，為了確保精確的控制和協(xié)調(diào)動作，保證機器的運行穩(wěn)定性和精度，ZLG致遠電子在開發(fā)過程中，根據(jù)多年深耕嵌入式領域的積累，對操作系統(tǒng)做了深度優(yōu)化，提供了穩(wěn)定可靠的RT補丁進行Linux系統(tǒng)的適配，并反復測試優(yōu)化，得到了較好的系統(tǒng)抖動參數(shù)。下面使用一個用于測試評估操作系統(tǒng)實時性能的工具“cyclictest”來實測。

測試工具介紹

“cyclictest”的測試原理，是基于周期性任務的調(diào)度和執(zhí)行，去創(chuàng)建一個或多個周期性任務，并通過設置任務的優(yōu)先級和調(diào)度策略來模擬實時任務的運行。這些任務會在固定的時間間隔內(nèi)不斷運行，并記錄每次運行的開始和結束時間。通過這些時間數(shù)據(jù)進行分析，便可得到任務的響應時間和延遲情況。

測試步驟

1. 準備好1臺測試電腦、1臺ZMC600E控制器、1臺可輸出24V的穩(wěn)壓電源、1條網(wǎng)線。

2. 穩(wěn)壓電源設置為24V/1A，網(wǎng)線連接ZMC600E控制器的NET1和測試電腦的網(wǎng)口。打開電源，給ZMC600E控制器供電。

3. 測試電腦IP設置為192.168.1.168，并通過ping包工具確認可以ping通ZMC600E的NET1的IP地址：192.168.1.136。

4. 測試電腦打開串口調(diào)試工具“Putty”，在“Host Name”欄填入工控板的IP地址”192.168.1.136”,Port欄輸入“22”，選中“SSH”協(xié)議，如圖4所示。并點擊“Open”連接到ZMC600E控制器。

5. 輸入用戶名“root”和密碼“root”，登陸后，輸入“cd /usr/bin”進入bin目錄，再輸入“cyclictest -p 98 -t 1”命令進行測試。

6. 保持測試環(huán)境在連續(xù)大概15個小時的系統(tǒng)抖動性測試中，得到輸出結果：最大抖動為98us，平均抖動為15us。

測試結果分析

按照同樣的方法，分別測試?ZMC300E 和 ZMC900E EtherCAT主站控制器的系統(tǒng)抖動數(shù)據(jù)，得到以下表格。

通過測試步驟及測試結果可知，不同的產(chǎn)品平臺，系統(tǒng)的實時性能不一樣。其中ZMC300E是通過Xenomai補丁實現(xiàn)系統(tǒng)的實時性，ZMC600E和ZMC900E是通過RT補丁實現(xiàn)系統(tǒng)的實時性。為了確保精確的機器控制和協(xié)調(diào)動作，保證機器的運行穩(wěn)定性和精度，需要盡可能減小EtherCAT主站操作系統(tǒng)的抖動，才可以充分發(fā)揮EtherCAT的先進網(wǎng)絡性能。

ZMC300E/ZMC600E/ZMC900E選型表如下。