南京工程学院
课程设计说明书（论
文）
题目Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信
课程名称现场总线技术及应用
院（系、部、中心）自动化学院
专业自动化
班级
学生姓名
学号
指导教师
目录
一课程设计的目的----------------------------------------------3二课程设计题目及要求----------------------------------------3 1题目----------------------------------------------3 2设计要求------------------------------------------3 三环境搭建-------------------------------------------------------3 四powerlink的原理--------------------------------------------4 五操作过程--------------------------------------------------------9 1 主从站之间的通信------------------------------------9 2openCONFIGURATOR应用------------------------------------------19六实习体会--------------------------------------------------------26
Powerlink课程设计报告
一、课程设计的目的
课程设计的目的是使学生能够将《现场总线技术及应用》课程的学习内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握现场总线系统设计的基本思想和方法。
二、课程设计题目及要求
1、题目
Linux操作系统下的POWERLINK主站和从站通信
2、设计要求
使用开源的openConfigurator对主站和从站进行配置，对开源的openPOWERLINK代码在Linux系统下进行编译实现主站和从站的通信功能，利用网络诊断工具wireshark检查和验证通信功能。
三、环境搭建
（1）硬件环境：一台PC机，安装两台虚拟机，一台作为主站，另一台作为从站
（2）软件环境：
a)安装虚拟机VMware player；
b)安装Linux操作系统Ubuntu；
c)安装程序文件产生器Doxygen；
d)安装编译安装工具CMake
e)安装网路数据包捕获函数库libpcap作为网卡驱动
四、powerlink的原理
1)Powerlink是ICE国际标准，通信描述
– IEC 61784- - 2
服务和协议
– IEC 61158- - 300
– IEC 61158- - 400
– IEC 61158- - 500
– IEC 61158- - 600
设备描述
– ISO 15745- -1 1
目前中国唯一实时以太网的国家标准（ GB/T- - 27960 ）
2)通信过程
本次课程设计我们安装两个ubuntu操作系统，一个作为主站，一个作为从站。其中，主站发送一个数据给从站，同时从从站接收一个数据。如下图所示：
POWERLINK 的主站和从站事先定义了一些对象，这些对象的声明在objdict.h中。这些对象的作用就是用来存储通信数据的。下图为通信模型。
节点i
节点k
通信过程为：
3．主站把需要通信的object 的数据，组成发送数据桢，发送给从站。从站接收到该数据桢，将数据桢中的数据解析，放到从站自身的object 中。
4．同样道理从站把需要通信的object 的数据，组成发送数据桢，以广播的方式发送的网络上。主站或其他从站接收到该数据桢，将数据桢中的数据解析，放到从站自身的object 中。
5．因此，POWERLINK 的通信，实际上就是主站上的object 与从站上的object 之间相互通信。需要注意的是，相互通信的两个object，在数据长度上最好相同，否则，容易产生错误。例如主站上某一个object 的数据长度为16bits, 而某个从站上的object 为8bits，这两个object 要通信，可能会出现主站发来的16bits 的数据要被保存到从站的8bits 的object 上，这就造成了数据的丢失。
通信模型的要点：
1．对象字典
由通信模型可知，要通信，首先需要有object，所有object 的集合，
就成为对象字典。通信之前，首先要定义对象字典。
2．映射参数（mapping）：
描述object 与数据桢中数据段对应关系的参数叫做映射参数（mapping ).这个参数描述了object 如何组建成数据桢；以及如何将数据桢解析，将数据桢中的数据存放到object 中。
3．应用程序中对object 的访问
通信的最终目的是为应用程序服务，将通信的数据交给应用程序使用。Object 是通信协议与应用程序之间的接口，通信协议将数据保存至object 或者从object 把数据取走。应用程序从另外一测与
object 打交道。
3）主站发送参数的配置过程
主站和从站的区别：每个循环周期，从站只需要发送一个TPDO 的数据帧。而主站如果基于请求/应答模式，一个循环周期需要向网络中所有的节点都发送一次请求数据帧Preq，而且相应的也会收到从站的回复Pres，一个Preq 数据帧就是一个TPDO,而一个Pres 数据帧，就是一个RPDO。这也就意味着主站在发送时，需要有多个发送TPDO的通道；在接收时，需要有多个接收RPDO 的通道。举例来说，假如一个系统里，有1 个主节点和3 个从节点。此时主站需要3 个发送通道和3 个接收通道。
4）从站接收配置之通信参数配置
参数0x14XX 描述接收配置的通信参数，XX 的取值范围为0x00 至0xFF。该参数描述了此节点需要接收来自哪个节点的数据。从前面讲述的POWERLINK 基本原理可知，POWERLINK 支持交叉通信，因此每一个节点都可以接收来自另外一个或多个节点的数据。所以一个节点可以有多个接收通道。例如0x1400 是一个通道，接收来自主节点的数据，那么就把0x1400/0x01 的值设为0（默认值设为0，表示接收来自主站的请求数据）；0x1401 是一个通道，接收来自3 号节点的数据，那么就把0x1401/0x01 的值设为3，这样该节点在同一个循环周期你既接收来自主站的数据，也接收来自 3 号节点的数据。
5）openCONFIGURATOR介绍
