虹科干货 | 虹科KPA EtherCAT主站软件在Xilinx ZYNQ UltraScale+上移植测试
虹科kpa ethercat主站是一款协议栈产品，能够使用户快速利用ethercat技术的所有好处，例如实时操作、极短的循环时间、以及最低成本的最高性能。该协议栈的先进架构专注于可移植到不同的操作系统，可适配到各种硬件平台、并且可通过基础（class b）、标准（class a）和超值包进行缩放。本篇文章将介绍虹科kpa ethercat主站软件如何基于xilinx zynq ultrascale+做移植测试。
# description
开发环境
# 硬件开发板：xilinx hw-z1-zcu102 revision1.1
# ethercat主站软件开发包：
mdk_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip
hw_sample_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip
备注：由于前期软件开发包是基于revision1.0的硬件以及vivado2018.3移植测试的，导致该软件包在vivado2018.3和新版本硬件移植测试出现问题，具体问题是制作完boot.bin后，上电没法启动运行；查了一下xilinx官网，说是新版本硬件需要使用vivado2019.1及其以上版本，后来在vivado 2019.1重新创建ipcore硬件工程，工程文件是zcu102_freertos，重新生成bit文件(zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\design_1_wrapper_hw_platform_0)和fsbl.elf文件(zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\fsbl\release)覆盖软件包原路径(\\externals\boot)的bit文件和fsbl.elf，问题解决；
step1 软件安装
1. 安装kpa studio软件，studio_v1.12.417.0_x86.zip；2. 安装基于windows的主站插件，mrt_win32_trial_v1.6.44171.0.msi；3. 安装cmake环境，可到cmake官网下载exe安装，安装后查询到cmake版本如下：参考《kpa studio简易操作手册.pdf》使用ethercat配置软件，导出网络配置文件/eni文件，可命名为master.xml或者其他名字，需与mkpa_config.h中命名保持一致，导出的eni文件，格式一定要选择null-terminated格式。
step2 软件编译
mdk_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip解压到mdk_a53文件夹下
进入\mdk_a53\samples路径下修改对应样例程序，此处每个不同的样例程序包含不同的api，具有不同的功能，此处以24_driverotationcia402为例，这是一个简单运行单轴伺服的样例程序，为了适配迈信伺服驱动器，需保持c文件中的描述和eni文件描述一致，修改后保存
进入\mdk_a53下，打开build.bat，修改编译器路径，路径是xilinx sdk安装路径
运行cmd，进入该路径下，运行build.bat,编译所有样例代码，包括编译24样例，在\build\samples路径下生成24_driverotationcia402.elf文件
step3 创建和运行boot.bin
进入mdk_a53\externals\boot路径，根据readme文件以及24_driverotationcia402.bif文件；
拷贝zcu102_freertos内vivado工程生成的design_1_wrapper.bit()文件到该路径下,覆盖原来bit文件；
zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\fsbl\release下的fsbl.elf拷贝到该路径下，覆盖原来fsbl.elf文件；
拷贝\build\samples路径下生成的24_driverotationcia402.elf到该路径下；
拷贝生成的eni文件（master.xml）文件到该路径下
打开xilinx xsct tool进入到\externals\boot路径下，生成boot.bin
将boot.bin文件拷贝到sd卡中，设置开发板sd卡启动，上电运行
step4 性能测试
一般情况下ethercat主站性能测试会关注主站通讯周期，circle time是否稳定，抖动多少，因此可以设置在不同的circle time，比如2ms，1ms，500us，250us，125us等条件下测试抖动，可以采用第三方的抓包工具+wireshark进行报文分析，不同主站周期，需要修改代码以及eni文件的circle time，此处以1ms主站周期，邮箱任务周期是5ms（主站周期的5倍）抓包方式，主站和从站直接接入第三方的抓包工具，连接方式如下示意图，可以先运行主站，待主从通讯稳定后，再进行数据抓包，这样抓出来的数据包就是pdo数据/过程数据，也可以主站启动前，开始抓包，这样就可以把整个启动过程的数据抓取出来，但是过滤时，op前的报文数据就不是我们需要分析的数据了。
对wireshark数据包进行针对性分析，设置时间显示格式如下：
使用ecat.ado == 0x130命令，过滤出从站在第几条报文处进入op状态的，这里是33900，意味着33900前的报文不能用于分析circle time，因为pdo数据/周期性数据只在从站进入op后才被发送分析周期性报文，注意到每个周期性报文包含三个子报文(逻辑寻址)以及一个dc相关的armw命令过滤出周期性报文，使用该指令ecat.sub1.cmd == lrd && ecat.sub1.cnt == 0，过滤出子报文1为lrd且计算器值为0（表示从主站发出，未经过从站）的周期性报文，选择三角进行报文排序，可以是从小到大，或者从大到小最小周期是999.496us
最大周期1000.536us
结论：可以看出1ms主站周期下，基于zcu102开发板，测试出来的主站周期的抖动是ns级别，实际在500us和250us，125us条件下，抖动都是在ns级别。
机器人徒手拆炸弹
用于电吉他的9V可充电存储系统
可调电阻的功能介绍
CAN-bus接口控制实验
巍泰技术路侧车辆检测毫米波雷达，高速公路遭遇恶劣天气的预警与管控“黑科技”
虹科干货 | 虹科KPA EtherCAT主站软件在Xilinx ZYNQ UltraScale+上移植测试
什么是数据类型转换
选购采购芯片的过程中需要考虑哪些问题
福特使用环境传感器可知晓车内气味的新专利
空气电池战场应用优势突出 将更好地适应未来战争形态和作战需求
移远5G模组率先通过中国4大运营商5G频段进网许可认证
焊锡铅量的测定原子吸收光谱法
无三极管亚阈值CMOS基准电压源电路原理分析
ASIC技术介绍
距离iOS 13系统的发布越来越近,iOS 13新功能曝光
NVIDIA推业内高度安全且高效的25/50 Gb/s以太智能网卡
拉普拉斯算子的FPGA实现方法
英特尔FPGA中国创新中心的链接产业与人才 助FPGA人才走向实战
宁德时代再增130亿元巨资 投设厦门时代新能源电池项目
基于摩擦电纳米发电机的自供电微流控平台
# description
开发环境
# 硬件开发板：xilinx hw-z1-zcu102 revision1.1
# ethercat主站软件开发包：
mdk_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip
hw_sample_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip
备注：由于前期软件开发包是基于revision1.0的硬件以及vivado2018.3移植测试的，导致该软件包在vivado2018.3和新版本硬件移植测试出现问题，具体问题是制作完boot.bin后，上电没法启动运行；查了一下xilinx官网，说是新版本硬件需要使用vivado2019.1及其以上版本，后来在vivado 2019.1重新创建ipcore硬件工程，工程文件是zcu102_freertos，重新生成bit文件(zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\design_1_wrapper_hw_platform_0)和fsbl.elf文件(zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\fsbl\release)覆盖软件包原路径(\\externals\boot)的bit文件和fsbl.elf，问题解决；
step1 软件安装
1. 安装kpa studio软件，studio_v1.12.417.0_x86.zip；2. 安装基于windows的主站插件，mrt_win32_trial_v1.6.44171.0.msi；3. 安装cmake环境，可到cmake官网下载exe安装，安装后查询到cmake版本如下：参考《kpa studio简易操作手册.pdf》使用ethercat配置软件，导出网络配置文件/eni文件，可命名为master.xml或者其他名字，需与mkpa_config.h中命名保持一致，导出的eni文件，格式一定要选择null-terminated格式。
step2 软件编译
mdk_xilinx-2018.3_freertos_a53_trial_v2.4.48714.0-release.zip解压到mdk_a53文件夹下
进入\mdk_a53\samples路径下修改对应样例程序，此处每个不同的样例程序包含不同的api，具有不同的功能，此处以24_driverotationcia402为例，这是一个简单运行单轴伺服的样例程序，为了适配迈信伺服驱动器，需保持c文件中的描述和eni文件描述一致，修改后保存
进入\mdk_a53下，打开build.bat，修改编译器路径，路径是xilinx sdk安装路径
运行cmd，进入该路径下，运行build.bat,编译所有样例代码，包括编译24样例，在\build\samples路径下生成24_driverotationcia402.elf文件
step3 创建和运行boot.bin
进入mdk_a53\externals\boot路径，根据readme文件以及24_driverotationcia402.bif文件；
拷贝zcu102_freertos内vivado工程生成的design_1_wrapper.bit()文件到该路径下,覆盖原来bit文件；
zcu102_freertos\project_1\project_1.sdk\fsbl\release下的fsbl.elf拷贝到该路径下，覆盖原来fsbl.elf文件；
拷贝\build\samples路径下生成的24_driverotationcia402.elf到该路径下；
拷贝生成的eni文件（master.xml）文件到该路径下
打开xilinx xsct tool进入到\externals\boot路径下，生成boot.bin
将boot.bin文件拷贝到sd卡中，设置开发板sd卡启动，上电运行
step4 性能测试
一般情况下ethercat主站性能测试会关注主站通讯周期，circle time是否稳定，抖动多少，因此可以设置在不同的circle time，比如2ms，1ms，500us，250us，125us等条件下测试抖动，可以采用第三方的抓包工具+wireshark进行报文分析，不同主站周期，需要修改代码以及eni文件的circle time，此处以1ms主站周期，邮箱任务周期是5ms（主站周期的5倍）抓包方式，主站和从站直接接入第三方的抓包工具，连接方式如下示意图，可以先运行主站，待主从通讯稳定后，再进行数据抓包，这样抓出来的数据包就是pdo数据/过程数据，也可以主站启动前，开始抓包，这样就可以把整个启动过程的数据抓取出来，但是过滤时，op前的报文数据就不是我们需要分析的数据了。
对wireshark数据包进行针对性分析，设置时间显示格式如下：
使用ecat.ado == 0x130命令，过滤出从站在第几条报文处进入op状态的，这里是33900，意味着33900前的报文不能用于分析circle time，因为pdo数据/周期性数据只在从站进入op后才被发送分析周期性报文，注意到每个周期性报文包含三个子报文(逻辑寻址)以及一个dc相关的armw命令过滤出周期性报文，使用该指令ecat.sub1.cmd == lrd && ecat.sub1.cnt == 0，过滤出子报文1为lrd且计算器值为0（表示从主站发出，未经过从站）的周期性报文，选择三角进行报文排序，可以是从小到大，或者从大到小最小周期是999.496us
最大周期1000.536us
结论：可以看出1ms主站周期下，基于zcu102开发板，测试出来的主站周期的抖动是ns级别，实际在500us和250us，125us条件下，抖动都是在ns级别。
机器人徒手拆炸弹
用于电吉他的9V可充电存储系统
可调电阻的功能介绍
CAN-bus接口控制实验
巍泰技术路侧车辆检测毫米波雷达，高速公路遭遇恶劣天气的预警与管控“黑科技”
虹科干货 | 虹科KPA EtherCAT主站软件在Xilinx ZYNQ UltraScale+上移植测试
什么是数据类型转换
选购采购芯片的过程中需要考虑哪些问题
福特使用环境传感器可知晓车内气味的新专利
空气电池战场应用优势突出 将更好地适应未来战争形态和作战需求
移远5G模组率先通过中国4大运营商5G频段进网许可认证
焊锡铅量的测定原子吸收光谱法
无三极管亚阈值CMOS基准电压源电路原理分析
ASIC技术介绍
距离iOS 13系统的发布越来越近,iOS 13新功能曝光
NVIDIA推业内高度安全且高效的25/50 Gb/s以太智能网卡
拉普拉斯算子的FPGA实现方法
英特尔FPGA中国创新中心的链接产业与人才 助FPGA人才走向实战
宁德时代再增130亿元巨资 投设厦门时代新能源电池项目
基于摩擦电纳米发电机的自供电微流控平台