一、用Windows工控机开发EtherCAT节造器

我们知路EtherCAT是自动化领域中被宽泛利用的一种实时现场总线技术。在节造器端，EtherCAT主站通常运行在实时操作系统上。比力常见的实时操作系统，如贸易版的风河系统Vxworks和QNX，开源的Linux RT Preempt 和Xenomai，以及国产翼辉实时系统都有相应的EtherCAT主站和谈栈可供客户选择。Linux RT Preempt和Xenomai的比力同样是客户时时提及的问题，我们在后续有专门的短文会商，在此不赘述。

在操作系统的选择上，我们遇到相当一部门节造器出产厂商，他们一方面有在Windows系统上多年研发的利用在市场上销售，另一方面对节造精度的要求和对实时现场总线技术的需要都在逐步增长。对这部门厂商来说，在运行Windows系统的工控机上尽量单一的增长EtherCAT主站和谈，并能持续使用他们熟悉的Visual Studio开发环境，是他们把现有利用和EtheCAT职能相结合的最梦想的解决规划。

还有另表一部门厂商如KUKA机械人，既必要实时系统保险实时现场总线的机能，也必要Windows环境下敦睦的用户界面带来高质量的用户履历。当然，Windows系统上利用开发工程师的数量优势和价值优势，同样是好多厂商在设计新一代产品时沉要的关注点。总之，我们有足够的理由相信，在运行Windows系统上开发支持EtherCAT主站的节造器，是市场上现实存在的需要。

但是很惋惜，Windows不是实时操作系统，所以我们工控机上启动EtherCAT主站之前，还必要再多做些工作；蛐碓谡饫锉匾龈袂康饕幌，我们说Windows不是实时系统不是由于Windows不够快。若是我们极端一点，实时性和运行速度快慢没有多大关系，实时性强调的是功夫上简直定性。我们没有法子让尺度的Windows7 或者Windows 10系统保障在一个确定的功夫距离内实现一个工作，所以Windows不是实时操作系统。实时系统简直定性问题，我们同样留到之后的短文会商。

固然Windows不是实时操作系统，但我们能够通过类似虚构机的方式，在工控机的Windows系统中嵌入或扩大实时环境，并将EtherCAT主站或活动节造算法蹬仔实时性要求的利用放在实时环境中，从而实现在Windows工控机上开发EtherCAT节造器的工作。

二、Windows实时扩大规划LxWIN

德国acontis 公司是全球当先的EtherCAT软件和谈栈提供商；谖颐窃谏辖谥邢嗍兜降目突П匾，acontis公司在其EtherCAT主站产品基础上，开发了Windows实时扩大解决规划。acontis 公司的EtherCAT和谈栈及Windows实时扩大规划已经在全球多家客户产品如KUKA机械人节造器中使用多年，其靠得住性和不变性已经得到市场充分验证。

acontis 公司的Windows实时扩大规划蕴含两个沉要的组成部门。首先，实现环境能够在分歧的实时操作系统之间选择。我们推荐用户使用Linux RT Preempt或RTOS-32 Ontime系统作为实时环境。当然客户也能够选择VxWorks、QNX、WinCE以及自行开发实时操作系统作为实时环境。

图1.Windows实时扩大+实时Linux系统

图1 是选择Real Time Linux 作为实时环境的框架示意图
＝谠炱鞒淘Windows上开发的非实时利用法式和客户图形界面能够持续保留在Windows系统下，而EtherCAT主站、活动节造算法等实时利用必要运行在Linux RT Preempt实时环境中。图1中同样能够看出，Windows操作系统和实时Linux系统被隔离在分歧的CPU核和分歧的内存空间中，两个操作系统相互独立，并别离独立节造被分配给其的硬件。隔离带来的益处不言而喻，如同我们此刻通过隔离截断冠状病毒的传布，两个系统的隔离能够在一个系统出现异常时，好比Windows被某个利用阻塞或者蓝屏，而实时Linux下的利用法式将持续正常运行而不受Windows状态的影响。

Windows实时扩大的另表一个沉要组成部门即图1中的Hypervisor部门。如同N95口罩和通常表科口罩的防护成效，acontis公司自主开发的Hypervisor保障了Windows和实时Linux更好的隔离成效。Hypervisor还蕴含了硬件抽象层HAL以及网络通讯函数库。Windows和实时Linux通过共享内存和Event方式进行数据互换，或者挪用网络通讯函数库提供的API构建虚构网络驱动，在Windows和实时Linux直接搭建虚构网络进行通讯。

上面介绍的Windows实时扩大使用Linux RT Preempt作为实时环境，因而这个解决规划被定名为LxWIN。LxWIN蕴含了已经做过及机遇能优化的实时Linux系统，使用Visual Studio作为利用开发IDE，以及图形化配置界面，如图2所示。即便不足Linux经验的用户，也能够在较短的功夫内开发尺度的EtherCAT利用。

图2.LxWIN图形化配置界面

LxWIN最凸起的特点起源于Linux系统自身的开发性和丰硕的第三方软件。各方面的信息和数据都清澈的批注，Linux是目前最被宽泛使用的操作系统，并在市场占有率上持续维持上升趋向。Linux占有健康和壮大的开源社区，可提供超出设想的第三方函数库。

三、Windows实时扩大规划EC-WIN

若是用户指标产品固定且不必要第三方软件，但必要加快EtherCAT网络循环周期，通过急剧数据更新提高精度，我们建议选择Ontime RTOS-32系统作为实时环境。EC-WIN即是蕴含了RTOS-32实时系统和EtherCAT主站的齐全解决规划。RTOS-32是一款精简的实时操作系统，在I3 CPU的工控机上，我们能够相对轻松的把EtherCAT主站循环周期调高到50微秒。RTOS-32不变性高，增长负载对系统抖动没有出格显著的影响。此表，EC-WIN占有远高于其他规划的性价比，一向是深受我们团队喜欢且大力推荐的Windows实时扩大和蕴含EtherCAT主站的齐全解决规划。

图3.EC-WIN框架

四、总结

问鼎国际是德国acontis公司在中国大陆唯一的合作同伴。我们在从前几年EtherCAT总线的推广中接触了大量的用户需要，并堆集了丰硕的开发和现实操作经验。本文是对从前工作产生的一些见解的总结，但愿能给同仁们提供些许可用信息。

本文所用图片出自本公司合作同伴德国acontis公司所提供的资料，版权归合作同伴德国acontis公司所有。