标题：基于X86架构下Xenomai的EtherCAT主站设计和实时性优化方案的实现
作者：胡旭1，张力平1，2，李征1 冯建华1 郭梦宇1
作者单位：1 长安大学工程机械学院，陕西 西安 710064；2 长安大学公路养护装备国家工程实验室，陕西 西安 710068
关键字：EtherCAT；实时性；优化；Xenomai
摘要：目前国内关于EtherCAT主站的研究较少，且用开源协议栈搭建的方式多基于ARM架构的嵌入式设备。在ARM架构的硬件系统上，由于硬件本身的性能限制，应用软件的功能通常无法得到充分发挥。因此，在基于X86架构的基础上，搭载Linux操作系统，主站采用IgH EtherCAT Master开源软件设计应用程序，结合实时扩展补丁Xenomai，设计实时性稳定的EtherCAT主站并提出基于内核的实时性优化方案。设定应用层通信周期为1 ms，利用压力测试工具模拟高负载工况下主站与从站的通信实时性。测试表明：最大抖动量从24 ms左右优化到 50 μs之内，实现了ms级到μs级的优化效果，抖动量均值从12.5 μs改进到1 μs内，满足工业控制任务对高性能、高实时性的要求。