基于Linux的powerlink实现

一，POWERLINK优和平台

1，POWERLINK优势：只要有以太网的地方就可以实现 POWERLINK，例如你的 PC 机上可以运行POWERLINK、一个带有以太网接口的 ARM 可以运行 POWERLINK、一片 FPGA也可以运行 POWERLINK。POWERLINK 是站在标准以太网的肩膀上，现在POWERLINK 支持10M/100M/1000M 的以太网。只需在硬件驱动程序中进行小的改动，POWERLINK就可以支持 10G 的以太网。实现成本低。如果用户的产品以前是基于 ARM 平台，一般 ARM 芯片都会带有以太网，这样用户无须增加任何硬件，也无需增加任何成本，就可以在产品中集成POWERLINK，用户所付出的只是把 POWERLINK 的程序集成到应用程序中，而POWERLINK 的源程序又是开放且免费的。

2，POWERLINK实现平台：powerlink基于普通以太网的实时通信协议，物理层采用标准的以太网，而数据链路层的控制和应用层的CANopen协议都是开源的标准C 语言编写,可以运行于各种支持 C 语言的平台：ARM,单片机,DSP,X86,FPGA,ZYNQ等,可以运行在多种操作系统上如 WinCE、Windows、Linux、uc/os、VxWorks、或者没有操作系统。

二，POWERLINK原理：是一个三层的通信网络，它规定了物理层、数据链路层和应用层。

1，POWERLINK 的物理层采用标准的以太网，遵循 IEEE802.3 快速以太网标准。POWERLINK 的主站和从站，都运行在标准的以太网。

2，POWERLINK 的数据链路层：也就是 POWERLINK 的核心，主要包括如下功能：
（1）构建/解析数据桢、对数据桢定界、网络同步、数据桢收发顺序的控制。
（2）传输过程中的流量控制、差错检测、对物理层的原始数据进行数据封装等。
（3）实时通信的传输控制。
（4）网络状态机。
在 POWERLINK 网络中，至少有一个设备做为主站（MN），其他的设备做为从站(CN)。每个从站设备都有唯一的节点号，该节点号是用来区分网络中的设备，取值范围为 1-239。主站设备（MN）的节点号为 240，主站的作用是为了为协调各个从站，合理分配总线使用权，避免冲突，实现实时通信。

3，同步机制：POWERLINK 支持 1588 分布式时钟协议，每个循环周期的开始，主站都会广播一个 SoC数据帧到网络上，该数据帧包含了两个重要信息：网络的绝对时间和相对时间。

绝对时间信息：年、月、日、时、分、秒、毫秒、微秒、纳秒。

相对时间信息：从网络开始工作，到现在一共运行了多少 us。

4，POWERLINK的数据帧格式：一共有 5 中数据帧（SoC、Preq、Pres、SoA、AsyncData）。

POWERLINK 的数据桢嵌在标准的以太网数据桢的数据段中。因此 POWERLINK 数据包具有标准的以太网数据帧的帧头和帧尾。如上图从第 14 字节到第 n 字节为 POWERLINK数据帧信息，而 0 至 13 字节是标准以太网的帧头。

三，基于Linux的powerlink实现

在 Linux下,openPOWERLINK有两种工作模式：一种工作在内核空间，此时 POWERLINK 协议栈就需要有针对该的网卡的驱动程序，目前我们提供的源程序里有针对 8139 芯片的网卡驱动和 82573 系列的驱动程序，如果使用者使用了其他类型的芯片，可以参照我们给的源程序进行修改。另一种工作在用户空间，此时和 windows 的工作方式相同，安装一个 wincap的libpcp库。

1，cmake编译：下载 cmake2.8.4解压。cmake2.8.4解压后的目录 bin下，找到 cmake-gui，双击打开 cmake-gui。

2，创建一个新的文件夹（mkdir epl_make），用来保存编译后的文件。

3，在cmake-gui设置 source code目录，即根目录openPOWERLINK1.7.1，设置编译后生产文件所在的目录epl_make。

4，点击“Flile”->“deletecache”。

5，点击“configure”，选择如下设置，然后 finish。

6，去掉勾选Grouped和Advanced，根据需要选择配置选项。

支持process_image的控制台程序，因此勾选CFG_X86_LINUX_DEMO_PROCESS_IMAGE_CONSOLE；
使用内核模式的协议栈，因此勾选 CFG_KERNEL_STACK；
使用 openCONFIGURATOR 来配置网络，因此勾选 CFG_POWERLINK_CFM；
使用8139 网，因此在 CFG_POWERLINK_EDRV 里写入 8139；
使用 process_image，因此勾选CFG_POWERLINK_PROCESS_IMAGE ，需要把openCONFIGURATOR 工具生成的 mnobd.cdc 文件和 xap.h 文件复制到Examples\X86\Linux\gnu\demo_process_image_console 这个目录下，这样在编译的时候，就会将 xap.h 编译进来，同时把 mnobd.cdc 复制到执行目录。

7,配置完以后，点击“Configurate”，如果没有红色的报警，说明配置成功。

点击“Generate”，如果没有红色的报警，显示如下，说明配置成功。

8,到 epl_make目录下查看，在这里就生成了 makefile文件

打开 linux 的 shell，cd 到 epl_make 目录下，执行 make 命令，就完成了编译。

安装，在 Linux 的 shell 里，cd 到 epl_make 目录下，执行makeinstall，完成安装。

9,加载内核模块，如使用了内核的协议栈，需要首先加载内核模块，在 epl_make/bin目录下生成了一些文件，有 powerlink8139.ko 和 demo_pi_console。powerlink8139.ko是内核模块，demo_pi_console 是应用程序。

在 Linux 的 shell 里敲入如下命令：cd bin
在 epl_make/bin 目录下有刚刚编译生成的 powerlink8139.ko，

输入sudo ./EplLoad -c mnobd.cdc powerlink8139.ko加载该内核模块
如需卸载模块，cd bin使用如下命令：sudo ./ EplUnload powerlink8139.ko

运行应用程序。
如果使用的内核协议栈，在 Linux 的 shell 里敲入如下命令：
#cd bin
#./demo_pi_console
如果使用的是用户空间协议栈，在Linux的shell里敲入如下命令：
#cd bin
#sudo ./demo_pi_console

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