大作业
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
设计地点
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)
1、硬件环境： (3)
2、软件环境： (3)
3、源代码和安装文件： (4)
四、powerlink的原理 (4)
1、Powerlink是ICE国际标准，通信描述 (4)
2、Powerlink网络建构 (5)
3、通信过程 (5)
3、主站发送参数的配置过程 (8)
4、从站接收配置之通信参数配置 (8)
5、openCONFIGURATOR介绍 (9)
五、操作过程 (9)
1、主从站之间的通信 (9)
2、openCONFIGURATOR应用 (19)
六、实习体会 (28)
一、课程设计的目的
通过对Powerlink的理论学习和完成Powerlink的主站和从站通信的实践工作，将这门课程的理论知识尤其是Powerlink这种现场总线的理论和应用知识进一步巩固和完善，培养学生较强的工程实践能力，为进一步学习专业知识和从事相关专业工作打下坚实的基础。
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
掌握Powerlink的工作原理，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
3、源代码和安装文件：
a）openPowerlink源代码，需要在Linux下编译；
b）openConfigurator源代码，需要在Linux下编译；
c）可以不编译openConfigurator源代码，直接在32位Windows环境下运行openConfigurator可执行文件，用来配置网络参数和映射参数。将生成的mnobd.cdc文件和xap.h文件拷贝到openPowerlink 源代码的指定目录下，供主站配置整个网络。
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、Powerlink网络建构
Powerlink是一个三层的通讯网络，它规定了物理层、数据链路层和应用层
3、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：
1、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。
2、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。
3、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
