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標題: POWERLINK協(xié)議源碼(最新)在stm32單片機上的移植指南 [打印本頁]

作者: qq8864 時間: 2023-5-15 11:37
標題: POWERLINK協(xié)議源碼(最新)在stm32單片機上的移植指南
最近著了powerlink的道，連續(xù)幾晚十二點前沒睡過覺。不得不說興趣這東西勁太大了，讓人睡不著。喜歡上研究POWERLINK，最新版的源碼結構挺清晰的，移植并測試了嵌入式linux作為從站和電腦主站之間的通信，挺有趣的。接下來想嘗試下在單片機上的移植，降低POWERLINK協(xié)議的使用門檻，讓POWERLINK協(xié)議可以用的更廣泛，算是件有意義的事。

以下分享下openPOWERLINK最新源碼v2.7.2在單片機上的移植思路。

使用倒推法（由編譯結果去推導需要依賴的代碼文件），能夠直觀的看到平臺差異性相關的文件。因此移植也很簡單，照著以下指南來，肯定沒問題。

openPOWERLINK最新源碼地址：openPOWERLINK :: openPOWERLINK

powerlink不錯的協(xié)議，但大都去卷ethercat了。我想powerlink這么好的協(xié)議真沒啥難的，了解后會覺得比485總線還好用。之前就難資料太少，沒人去研究推動和分享，我想趁我興致正濃就多輸出幾篇分享給大家。

前提條件
openPOWERLINK源碼要想成功運行在單片機上，需要一定的前提條件。最起碼單片機板子上得有以太網(wǎng)功能吧。至于是否得有tcp/ip協(xié)議棧才能運行powerlink? 這個是非必要的，也就是說即便單片機板子上只有MCU+MAC+PHY芯片，沒有移植lwip協(xié)議棧也是可以的。

如果是單片機mcu內核涵蓋MAC鏈路層功能，則直接外接一顆PHY芯片即可。這需要單片機具備mac接口，一般像stm32F4系列以上的稍微高端點的單片機才具有mac功能。

媒體訪問控制(MAC，Media Access Control)，又稱作介質訪問控制，簡稱MAC，是局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層的下層部分，提供地址及媒體訪問的控制方式，使得不同設備或網(wǎng)絡上的節(jié)點可以在多點的網(wǎng)絡上通信，而不會互相沖突，上述的特性在局域網(wǎng)中格外重要。早期網(wǎng)絡發(fā)展時以MAC判別各個網(wǎng)絡接口的位置，但后來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展后，才有IP的制定與使用。若只是兩臺設備之間全雙工的通信，因為兩臺設備可以同時發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，不會沖突，因此不需要用到MAC協(xié)議。

媒體訪問控制MAC子層負責解決與媒體接入有關的問題，在物理層的基礎上進行無差錯的通信。

MAC子層是網(wǎng)絡與設備的接口，它從網(wǎng)絡層接收數(shù)據(jù)幀，然后通過媒體訪問規(guī)則和物理層將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到物理鏈路上。它也從物理層接收數(shù)據(jù)幀，再送到網(wǎng)絡層。總的來說，MAC有三大功能：

1.決定節(jié)點何時發(fā)送數(shù)據(jù)包。
2.將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到物理層，然后發(fā)送到物理鏈路。
3.從物理層接收數(shù)據(jù)幀，然后送給網(wǎng)絡層處理。
其中最重要的是第一點：決定節(jié)點何時發(fā)送數(shù)據(jù)包。對于每一種媒體訪問控制技術，用來控制節(jié)點發(fā)送時機的規(guī)則叫做媒體訪問規(guī)則。局域網(wǎng)上的節(jié)點不能想要發(fā)送數(shù)據(jù)就發(fā)送，節(jié)點只能在輪到它的時候才發(fā)送。

僅有STM32自帶的MAC還不能做網(wǎng)絡通信，還需要外接以太網(wǎng)PHY芯片才可以，如同RS485通信一樣，僅有一個串口是不行的，還需要外接RS485的PHY芯片。

PHY（Port Physical Layer），可稱之為端口物理層，是一個對OSI模型物理層的簡稱�，F(xiàn)在常用于STM32的有DP83848，LAN8270，DM9161/9162等。這些PHY芯片都大同小異，基本寄存器都是一樣的，只有擴展寄存和廠商專門設置的寄存器不同。如果用戶將其中一個PHY驅動成功了，驅動另一個也是非常方便的。

如果低端點兒單片機沒MAC功能呢？如何外接以太網(wǎng)芯片？辦法也是有的，現(xiàn)在有的廠商提供集成的模塊兒，自帶MAC和PHY芯片的功能，對外通過SPI接口操作訪問。如常用的芯片w5500芯片，就是一顆集成了MAC和PHY功能的芯片，通過SPI接口可以訪問和使用。SPI接口幾乎高低端的單片機都有的常見接口。W5500 芯片是一款集成全硬件 TCP/IP 協(xié)議棧的嵌入式以太網(wǎng)控制器，同時也是一顆工業(yè)級以太網(wǎng)控制芯片。是韓國WIZnet（微知納特）發(fā)布全硬件TCP/IP協(xié)議棧以太網(wǎng)接口芯片。W5500 支持高速標準4線SPI接口與主機進行通信，該 SPI 速率理論上可以達到 80MHz�；蛘逤H395芯片，也是SPI接口連接MCU，它是沁恒公司的一款以太網(wǎng)協(xié)議棧管理芯片。CH395 芯片自帶10/100M以太網(wǎng)介質傳輸層（MAC）和物理層(PHY)，完全兼容IEEE802.310/100M 協(xié)議，內置了PPPOE、IP、DHCP、ARP、ICMP、IGMP、UDP、TCP 等以太網(wǎng)協(xié)議棧固件。

綜上所述，POWERLINK協(xié)議棧源碼對單片機的要求并不高，一般的單片機都能滿足，無論單片機mcu上是否具備MAC接口。協(xié)議棧源碼也不是很大，不過當然mcu性能越高越好了。

此外對單片機的要求是最好具備嵌入式操作系統(tǒng)如Rtx，rtthread,freeRTOS或ucosII等多任務系統(tǒng)，這樣才更容易移植和使用。嵌入式系統(tǒng)最好具備軟件定時器功能，方便實現(xiàn)用戶層的定時器功能。

還有需要注意，如果單片機是使用的三方庫提供的接口操作以太網(wǎng)模塊，需要確認下接口是否具備直接操作發(fā)送mac幀的能力。因為powerlink的鏈路層可沒有走tcp/ip協(xié)議棧，直接操作的mac報文幀。

mac幀模式介紹

可以使用wireshark工具抓包，看看發(fā)送的mac幀報文是不是正確的。以下舉例一包arp協(xié)議請求包的完整mac幀格式如下：

//以太網(wǎng)首部（14Byte）

0000: ff ff ff ff ff ff                               //目的主機為廣播地址

0006: 84 c2 e4 f0 08 ef                   //源主機MAC地址為84-C2-E4-F0-08-EF

000c: 08 06                                           //上層協(xié)議類型0x0806表示ARP或RARP

//ARP請求（28Byte）

000e: 00 01                                        //硬件類型0x0001表示以太網(wǎng)

0010: 08 00                                        //協(xié)議類型0x0800表示IP協(xié)議

0012: 06 04                                        //MAC地址長度為6； IP地址長度為4

0014: 00 01                                        // op為0x0001表示請求目的主機的MAC地址

0016: 84 c2 e4 f0 08 ef                   //源主機MAC地址為00-1C-23-17-4A-CB

001c: c0 a8 01 65                               //源主機IP地址（192.168.1.101）

0020: 00 00 00 00 00 00                //目的主機MAC地址未知，全0待填寫

0026: c0 a8 01 67                               //目的主機的IP地址（192.168.1.103）

//填充數(shù)據(jù)（18Byte）

002c: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

003c: 00 00

原文鏈接：https://blog.csdn.net/yyz_1987/article/details/130648388
移植完成，歡迎交流

歡迎光臨 (http://m.zg4o1577.cn/bbs/)

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