一、 方案核心概述

本方案旨在解決系統(tǒng)開發(fā)中 “高性能實時控制” 與 “豐富人機(jī)交互” 的需求矛盾。它采用混合部署的架構(gòu)，將系統(tǒng)清晰地分為兩個層面：

1. 實時層：部署在睿擎派設(shè)備的 RT-Thread 實時系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)執(zhí)行高頻率、高確定性的核心控制算法、EtherCAT 等工業(yè)總線通信、故障保護(hù)等硬實時任務(wù)。

2. 交互層：基于Qt Framework開發(fā)，運(yùn)行在 Linux 操作系統(tǒng)上，提供圖形化用戶界面，用于參數(shù)配置、狀態(tài)監(jiān)控、曲線顯示、數(shù)據(jù)記錄、報警管理和網(wǎng)絡(luò)通信等軟實時或非實時任務(wù)。

兩個層面通過高速通信機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和指令傳遞，從而形成一個兼顧實時性能與開發(fā)效率的完整解決方案。

二.睿擎派運(yùn)行混合部署方案

混合部署雙系統(tǒng)指的是單一芯片上同時運(yùn)行兩個系統(tǒng)，既運(yùn)行Linux ，又運(yùn)行RT-Thread系統(tǒng)。

睿擎派RC3506上運(yùn)行Linux系統(tǒng)日志圖通過串口1查看

睿擎派RC3506上運(yùn)行RT-Thread系統(tǒng)日志圖通過串口3查看

三.Linux 側(cè) QT應(yīng)用界面開發(fā)

1. 基于 QT設(shè)計器進(jìn)行 UI設(shè)計

2. QT 界面繪制及業(yè)務(wù)邏輯核心代碼

主要是繪制電機(jī)啟停按鈕，電機(jī)運(yùn)行方向按鈕，電機(jī)期望位置和當(dāng)前位置字體實現(xiàn)

主要是繪制電機(jī)當(dāng)前位置和期望位置雙曲線實現(xiàn)

四. RT-Thread側(cè)EtherCAT 驅(qū)動電機(jī)應(yīng)用開發(fā)

1. 創(chuàng)建示例工程

在RuiChing StudioIDE中 創(chuàng)建11_amp_qt_ethercat_master

示例工程:

2. EtherCAT核心代碼

EtherCAT主站的初始化配置回調(diào)

process_data_config_handler主要是EtherCAT主站的初始化配置回調(diào)，在這個函數(shù)中，通常要對DC時鐘進(jìn)行配置以及PDO過程數(shù)據(jù)的映射配置，在本例子主要是對伺服電機(jī)的模式，目標(biāo)位置，目標(biāo)速度，當(dāng)前狀態(tài)，當(dāng)前速度，當(dāng)前位置等PDO進(jìn)行映射配置。

EtherCAT主站運(yùn)行時周期循環(huán)過程數(shù)據(jù)更新回調(diào)

ecat_process_data_begin_handler主要是EtherCAT主站運(yùn)行時周期循環(huán)過程數(shù)據(jù)更新回調(diào)，在這個函數(shù)中，主要進(jìn)行電機(jī)模式狀態(tài)切換處理以及對電機(jī)的位置進(jìn)行增量，實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等操作。

五. 雙系統(tǒng)通信，實現(xiàn)完整功能

rpmsg是一種用于Linux與RT-Thread操作系統(tǒng)之間進(jìn)行多核異構(gòu)通信的機(jī)制，進(jìn)行兩個系統(tǒng)間讀寫通信。

1 Linux側(cè)rpmsg端點

創(chuàng)建打開Linux側(cè)/dev/rpmsg字符設(shè)備節(jié)點，初始化電機(jī)ctrl_data結(jié)構(gòu)體成員值

Linux MASTER端地址是0x1001，RT-Thread遠(yuǎn)端地址是0x3001

Linux側(cè)將電機(jī)的啟動停止，運(yùn)行方向和電機(jī)位置控制值通過send_msg接口實際是write接口將ctrl_data結(jié)構(gòu)體寫入RT-Thread側(cè)。

2. RT-Thread側(cè)rpmsg端點

創(chuàng)建打開RT-Thread側(cè)/dev/rpmsg字符設(shè)備節(jié)點，創(chuàng)建兩個rpmsg讀寫線程

RT-Thread源地址是0x3001，Linux目的地址是0x1001

RT-Thread側(cè) rpmsg讀線程

rpmsg讀線程里RT-Thread源端的電機(jī)控制值，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)運(yùn)行方向賦值給 ctrl_data結(jié)構(gòu)體中

RT-Thread側(cè) rpmsg寫線程

rpmsg寫線程會不斷的獲取dynamic_sem信號量，這個信號量會在每次改變電機(jī)控制偏移值，改變電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，改變電機(jī)運(yùn)行方向都會去釋放，一旦獲取到信號量就會通過rt_device_write接口將ctrl_data結(jié)構(gòu)體寫入到Linux目的端。

六. 實戰(zhàn)演示

硬件準(zhǔn)備

● 睿擎工業(yè)開發(fā)平臺支持板卡1塊(睿擎派RC3506)

● 配套7寸MIPI屏

● EtherCAT伺服驅(qū)動器一套(推薦力川LC10E-400W)

● 串口調(diào)試器、jlink調(diào)試各一套

硬件連接

睿擎派RC3506用異面排線和7寸MIPI屏幕連接，再用網(wǎng)線將伺服驅(qū)動器IN口與開發(fā)板ETH1網(wǎng)口連接，伺服電機(jī)的電源線和編碼器線分別接入電源口和CN3連接口。如圖所示：

編譯示例工程

RuiChing Studio IDE對11_amp_qt_ethercat_master工程進(jìn)行編譯：

下載運(yùn)行程序

連接jlink調(diào)試器，使用IDE下載app.img進(jìn)去后，電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)顯示效果如下視頻：

七. 總結(jié)

從硬件連接到界面控制，睿擎平臺讓實現(xiàn) 混合部署QT電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)變得簡單。示例只是一個起點，基于此，你可以輕松擴(kuò)展功能，實現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床CNC系統(tǒng)與運(yùn)動控制平臺，醫(yī)療器械的手術(shù)機(jī)器人等工業(yè)應(yīng)用。