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EthernetPOWERLINK发展现状和openPOWERLINK源代码

一．为什么需要实时以太网

1标准以太网的实时局限性

目前，标准以太网可达到100Mb/s甚至1000Mb/s的传输速度，远快于任何现场总线系

统。但对于工业控制来说，比传输速率更重要的是实时性。实时性的一个重要标志是时间的

确定性，通信时数据传输时间不是随机的，而是可事先准确预测的。

以太网虽有很高传输速率却不能保证实现控制设备间的实时通信。标准以太网

IEEE802.3的通信机制使数据传输时间可被任意推迟，也就谈不上实时性。而在工控领域中，

特别是在对高动态过程的控制中，实时性却必不可少。

普通以太网产生这种通信时间不确定性的原因，是它对物理介质的访问机制CSMA/CD。

CSMA/CD是以太网标准IEEE802.3的核心，如在尽量不改变现有标准前提下想在工控领域中

充分利用以太网优点，就须找到一种方法保证以太网中数据传输时间确定性，使其实现实时

通信。

2工业控制要求很高的实时性

在工业控制系统中，实时可定义为系统对某事件响应时间的可预测性。一个事件发生后，

系统须在一个可准确预见的时间范围内作出反应。至于反应时间须有多快，由被控制过程决

定。化工热化过程控制有秒级别的反应时间就足够，而在高动态传动控制中系统反应时间必

须达到微秒级。

另外，还可把工控中的实时性分为硬实时和软实时两种不同类别（它们之间没有明显界

线）。硬实时：控制中系统响应时间要求如达不到将导致致命后果（如汽车ABS、飞机、工

具机床等）。软实时：系统响应时间如达不到要求仅影响系统控制质量，而不会造成严重后

果（如楼宇系统、电梯、仓库管理等）。

正是因为以上两点原因，在普通以太网的基础上提出了实时以太网的概念，而Ethernet

POWERLINK是工业以太网的佼佼者。

二．openPOWERLINK协议栈源代码

思泰公司的开源协议堆栈POWERLINK协议堆栈可以作为一个通用版本的源代码来使

用。并且可以方便的移植到不同的目标操作系统中。这个软件提供了所有以太网

POWERLINK2.0规格版所必需的函数，并且提供了各种多种可选的功能函数。

该源代码可以做成一个可插入内核的内核模块，这样应用程序就可以直接在我们给定的

Linux操作系统中运行该协议堆栈。这就给您快速容易的启动您自己的开发提供了一个好的

入手点。

我们的开源POWERLINK实现已经通过了不同厂家提供的POWERLINK设备的扩展测试，

以保证一个稳定的平台和高度的互操作性。

该协议堆栈软件以功能模块的方式组织和实现，提供了最好的灵活性和可扩展性，然而专注

于对时间要求的服务。

OpenPOWERLINK软件的所有硬件特征和时间临界功能都经过特别的设计和最优化，以保

证对POWERLINK总线上的实时时间快速响应。因此，以太网控制器的访问和处理都被封

装在一个单独的驱动模块中。

openPOWERLINK堆栈特性

以太网POWERLINK2.0DS1.0.0通信文件

控制和映射节点的数据链接层和NMT状态机

通过UDP和POWERLINKASnd帧的SDO

动态PDO映射

用户可配置的对象词典

以async-onlyCN和multiplexedCN的方式支持POWERLINK的循环特性

以普通的ANSIC来实现

方便移植到不同目标平台的模块化软件结构（有无操作系统都可以)

事件驱动的通信抽象层

为用户开发应用程序提供了简单的API

综合配置和缩放选项

功能概述

以太网POWERLINKAPI层

以太网POWERLINKAPI层为应用程序提供了一个简单的接口。应用程序使用函数初始化

POWERLINK堆栈和执行不同的任务。当事件发生时，POWERLINK堆栈通过一个回调函

数通知应用程序完成事件。例如这些事件包含NMT状态变换，节点状态变换，对象词典访

问，结束SDO传输，POWERLINK堆栈错误等。

通