Projekt: PR_0002_32 - SIEB & MEYER AG
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Projekt: PR_0002_32
Titel:
SD3-Drive-Direkt-Kommunikation
Version: V1
Lüneburg, den 22. Oktober 2020Erstelldatum Letzte Änderung Erstellt von Reversion
15.10.2020 22.10.20 HP V1
Projekt: PR_0002_32 Titel : SD3-Drive-Direkt-Kommunikation
Kapitel : Allgemein
Inhaltsverzeichnis
1. Allgemein................................................................................................................3
2. Einbinden des ‚CNetDirect‘ PlugIns .....................................................................3
2.1. Die Schnittstelle...............................................................................................................4
2.1.1. ‘setDeviceName’ .............................................................................................................5
2.1.2. ‘configure’ ........................................................................................................................5
2.1.3. ‚findSlaves‘ ......................................................................................................................6
2.1.4. ‚readObject‘ .....................................................................................................................7
2.1.5. ‚writeObject‘ .....................................................................................................................7
2.1.6. ‘writeMasterObject’ ..........................................................................................................8
2.1.7. ‘getSlaveSet’ ...................................................................................................................8
2.1.8. ‘getNoOfSlavesSet’ .........................................................................................................8
2.1.9. ‘getDeviceName’ .............................................................................................................8
2.1.10. ‘installCallBackFunction’ .................................................................................................9
3. Datenaustausch .....................................................................................................9
4. Beispiel-PlugIn ..................................................................................................... 14
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Kapitel : Allgemein
1. Allgemein
Zur direkten Kommunikation zwischen den Drives der Generation SD3 hat SIEB & MEYER ein
Firmware-PlugIn entwickelt das
das direkte Lesen,
das direkte Scheiben
und den zyklischen Austausch
von Datenobjekten des SD3 ermöglicht.
Hierbei fungiert ein SD3-Drive als Master, die anderen als Slaves. Der Master kann auf alle
Objekte im Shared-Memory der gekoppelten SD3-Drives lesend und schreibend zugreifen.
Die Kommunikation erfolgt über die Ethernet-Schnittstelle. Die Netzwerkschnittstelle muss hierfür
konfiguriert werden und jedes Drive eine eindeutige IP-Adresse erhalten. Dieses kann durch feste
IP-Adressen oder durch DHCP sichergestellt werden. Das konfigurieren der Netzwerkschnittstelle
ist in der DRIVEMASTER-3 Dokumentation beschrieben.
SWITCH
SD3-Slave-n
SD3-Slave-1
SD3-Slave-0
SD3-Master
2. Einbinden des ‚CNetDirect‘ PlugIns
Um die Funktionalität nutzen zu können ist das PlugIn einzubinden. Dieses erfolgt im Edit-Menu
des DRIVEMASTER-3. Das PlugIn heißt ‚CNetDirect‘. Die Priorität sollte höher als die des OEM-
PlugIns gesetzt werden.
Laden sie dann die veränderte Konfiguration in den Antrieb und erstellen sie das Objektverzeichnis
neu. Es sollten nun folgende Objekte im Objektbrowser sichtbar sein.
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Kapitel : Einbinden des ‚CNetDirect‘ PlugIns
2.1. Die Schnittstelle
Um die Funktionalität des PlugIns nutzen zu können ist dieses mittels der ‚#include‘ Anweisung
zu importieren.
#include ‚CNetDirect.h‘
Das PlugIn stellt nun folgende Funktionen zur Verfügung:
//-- configure network.
NT::u32 configure(
const QStringList & aDeviceList = QStringList(),
const NT::u16 aCycleTime = 0,
const QString aMulticastGroupIP = QString(""),
NT::u16 aMulticastGroupPort = 0,
const NT::u8 aDevice = 0);
//-- search for available slave drives, returns 0 if all drives configured
NT::u32 findSlaves(
NT::u32 aMasterTxObjId,
NT::u32 aTxObjSize,
NT::u32 aMasterRxObjId,
NT::u32 aRxObjSize,
NT::u32 aSlaveTxObjId,
NT::u32 aSlaveRxObjId);
//-- returns set of connected slave drives
NT::u8 getSlaveSet();
//-- returns no of connected slave drives
NT::u8 getNoOfSlaves();
//-- sets device name
NT::u32 setDeviceName(
const QString aName);
//-- gets device name
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Kapitel : Einbinden des ‚CNetDirect‘ PlugIns
QString getDeviceName();
//-- reads object
NT::u32 readObject(
const NT::i32 aId,
const NT::u32 aObjId,
const NT::u32 aIndex,
NT::i32 & aSize,
void * apData,
const NT::u32 aSubId=0,
const int aTimeOut=0);
//-- writes object
NT::u32 writeObject(
const NT::i32 aId,
const NT::u32 aObjId,
const NT::u32 aIndex,
NT::i32 & aSize,
void * apData,
const NT::u32 aSubId=0,
const int aTimeOut=0,
const NT::u16 aPort=0);
//-- write master object
NT::u32 writeMasterObject();
//-- installs callback function
NT::u32 installCallBackFunction(void (*apFcta)());
2.1.1. ‘setDeviceName’
Die Funktion ermöglicht die Festlegung eines Gerätenamens. Dieses überschreibt die Voreinstellung
aus dem Parameter-File. Wird kein Gerätename festgelegt, bildet die Software diesen aus der IP-
Adresse.
Beschreibung der Parameter:
Name Type Beschreibung
aName QString Gerätename.
Beispiel:
piCNetDirect->setDeviceName(„MyDevice“);
2.1.2. ‘configure’
Die Funktion dient der Konfiguration der Schnittstelle und muss sowohl in der Master- als auch der
Slave-/Software aufgerufen werden. Bevor diese Funktion nicht aufgerufen wurde, kann keine
Kommunikation stattfinden. Die Funktion kann nur einmal aufgerufen werden.
Beschreibung der Parameter:
Name Type Beschreibung
aDeviceList QStringList Hier muss eine Liste der zu koppelnden Slave Name übergeben
werden. Anhand der Liste werden die IP-Adressen der Drives
ermittelt. Die Reihenfolge bestimmt hierbei auch die Reihenfolge
im Master Datentelegramm. Bei Slave-Drives wird eine leere
Liste übergeben.
aCycleTime U16 Legt die Zykluszeit für den Datenaustausch zwischen Master und
Slaves fest (ms). Bei Vorgabe von 0 erfolgt kein automatischer
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zyklischer Betrieb. Dann muss die Übertragung mit der Funktion ‚
writeMasterObject‘ manuell angestoßen werden.
aMulticastGroupIP QString Legt die Multicast IP-Adresse fest. Bei „“ wird die Default
Gruppen-IP verwendet. Falls sich mehrere
Kommunikationsgruppen im selben Netzwerk befinden ist diese
hier festzulegen.
aMulticastGroupPort U16 Legt die Portnummer für die Kommunikation fest. Diese muss bei
Master und Slave identisch sein. Bei 0 wird die Default-Nummer
gewählt
aDevice U8 Legt die Schnittstelle fest.
0: default
1: eth0
2: eth1
Beispiel:
QStringList MyDevices;
MyDevices += „Slave-0“;
MyDevices += „Slave-1“;
piCNetDirect->configure(MyDevices, 100); //-- 100 ms zyklus
2.1.3. ‚findSlaves‘
Die Funktion sucht die in der Konfigurationsliste definierten Drives im Netzwerk und ermittelt ihre IP-
Adressen. Zusätzlich werden noch die Objektbeschreibungen für den zyklischen Datenaustausch
definiert.
Diese Funktion ist nur im Master aufzurufen. Die ‚Slaves‘ werden vom Master automatisch konfiguriert.
Beschreibung der Parameter:
Name Type Beschreibung
aMasterTxObjId u32 Objektnummer des zu sendenden Master-Objekts.
aTxObjSize u32 Größe der zum Slave zu übertragenden Datenstruktur
aMasterRxObjId u32 Objektnummer des empfangenen Master-Objekts.
aRxObjSize u32 Größe der vom Slave empfangen Datenstruktur
aSlaveTxObjId u32 Objektnummer des zu sendenden Slave-Objekts.
aSlaveRxObjId u32 Objektnummer des empfangen Slave-Objekts.
Beispiel:
//-- define object ids
typedef enum
{
eID_MasterTxId = OID::eOID_OE_Base,
eID_MasterRxId ,
eID_SlaveTxId ,
eID_SlaveRxId ,
eID_last
} teOemObjIds;
//-- result
NT::u32 result;
//-- wait slaves available
do
{
//-- sleep a while
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Kapitel : Einbinden des ‚CNetDirect‘ PlugIns
piCRealTime->RT_sleepms(500);
//-- check slaves
result = piCNetDirect->findSlaves(
eID_MasterTxId, sizeof(tsTxObject),
eID_MasterRxId, sizeof(tsRxObject),
eID_SlaveTxId, eID_SlaveRxId);
} while(result != 0);
2.1.4. ‚readObject‘
Die Funktion ermöglicht das Lesen eines Objekts aus einem Antrieb. Die Funktion ist sowohl im
Master als auch im Slave nutzbar. Im Slave muss die IP-Adresse des angesprochenen Antriebs
bekannt sein. Im Master wird diese aus der Liste der gekoppelten Antriebe entnommen.
Beschreibung der Parameter:
Name Type Beschreibung
aId i32 Gerätenadresse
0..n: Index in Geräteliste oder
0xyyyy: IP-Adresse. 172.16.5.84 = 0xAC100554
aObjId u32 Nummer des zu lesenden Objekts
aIndex u32 Index innerhalb des zu lesenden Objekts
aSize i32 & Aufruf: Anzahl der zu lesenden Bytes
Return: Anzahl der gelesenen Bytes
apData void * Speicheradresse der gelesenen Daten
aSubId u32 SubID des zu lesenden Objekts
aTimeOut i32 Maximale Antwortzeit in ns. Bei 0 wird der Defaultwert
genommen.
Beispiel:
NT::u32 result;
NT::u8 buffer[32];
NT::u32 length;
length = 1;
result = piCNetDirect->readObject(SlaveId,OID::eOID_UT_Inputs08,0,length,&buffer,0);
pr(LI,"\nThe inputs of drive: %d are: %02x”, SlaveId,buffer[0]);
2.1.5. ‚writeObject‘
Die Funktion ermöglicht das Schreiben eines Objekts eines Antrieb. Die Funktion ist sowohl im Master
als auch im Slave nutzbar. Im Slave muss die IP-Adresse des angesprochenen Antriebs bekannt sein.
Im Master wird diese aus der Liste der gekoppelten Antriebe entnommen.
Beschreibung der Parameter:
Name Type Beschreibung
aId i32 Gerätenadresse
0..n: Index in Geräteliste oder
0xyyyy: IP-Adresse. 172.16.5.84 = 0xAC100554
aObjId u32 Nummer des zu schreibenden Objekts
aIndex u32 Index innerhalb des zu schreibenden Objekts
aSize i32 & Aufruf: Anzahl der zu schreibenden Bytes
Return: Anzahl der geschriebenen Bytes
apData void * Speicheradresse der zu schreibenden Daten
aSubId u32 SubID des zu schreibenden Objekts
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Kapitel : Einbinden des ‚CNetDirect‘ PlugIns
aTimeOut i32 Maximale Antwortzeit in ns. Bei 0 wird der Defaultwert
genommen.
aPort u32 Portnummer zu dem die Daten geschrieben werden sollen.
Hier sollte immer 0 übergeben werden.
Beispiel:
NT::u32 result;
NT::u8 buffer[32];
NT::u32 length;
length = 1;
buffer[0] = 0x3;
result = piCNetDirect->writeObject(SlaveId,OID::eOID_UT_Outputs08,0,length,&buffer,0);
pr(LI,"\nWriting %02x to the outputs of drive: %d” ,buffer[0], SlaveId);
2.1.6. ‘writeMasterObject’
Die Funktion löst einen Datenaustausch zwischen Master und den gekoppelten Slaves aus. Die
Funktion wird nur im Master ausgeführt und überträgt das Master-Tx-Objekt zu den gekoppelten
Antrieben. Die Slaves antworten daraufhin mit ihren Slave-Tx-Objekten. Die Funktion sollte nur
aufgerufen werden, wenn der Master nicht in den zyklischen Betrieb geschaltet wurde.
Beispiel:
piCNetDirect-> writeMasterObject();
2.1.7. ‘getSlaveSet’
Die Funktion ermittelt ein Bitset der aktiven Slaves. Bit-n entspricht dem Index aus der Antriebsliste
Beispiel:
NT::u8 slave_set = piCNetDirect->getSlaveSet();
2.1.8. ‘getNoOfSlavesSet’
Die Funktion ermittelt Anzahl der aktiven Slaves. Diese sollte nach der Konfiguration der Größe der
Antriebsliste entsprechen.
Beispiel:
NT::u8 no_of_slave = piCNetDirect->getNoOfSlaves();
2.1.9. ‘getDeviceName’
Die Funktion mittelt den Gerätenamen.
Beispiel:
QString name;
Name = piCNetDirect->getDeviceNameObject();
pr(LI,"\nDevice Name: %”,qPrintable(Name));
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Kapitel : Datenaustausch
2.1.10. ‘installCallBackFunction’
Die Funktion ermöglicht die Installation eines Event-Handlers. Dieser wird zwischen dem Empfang des
Master-Datentelegramms und dem Senden des Slave-Datentelegramms aufgerufen.
Beispiel:
void myEventHandler()
{
//-- handle new data
. . .
//-- set output data
. . .
}
result = piCNetDirect-> installCallBackFunction(myEventHandler);
3. Datenaustausch
Beim zyklischen Datenaustausch sendet der Master-Antrieb den Inhalt des Master_Tx_Objekts
per Multicast-IP an alle Slave-Antriebe. Diese entnehmen den für sie bestimmten Teil, kopieren
diesen in das Slave_Rx_Objekt und antworten mit dem Slave_Tx_Objekt. Der Master empfängt
dieses und überträgt die Daten an die entsprechende Position im Master_Rx_Objekt. Die
Positionen werden durch die Reihenfolge in der Antriebsliste definiert
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Kapitel : Datenaustausch
SD3-MASTER SD3-SLAVE-n
shared-memory shared-memory
struct struct
{ struct { struct struct
{ { {
U8 Wdog; U8 Wdog; U8 Wdog;
U8 buffer[n] U8 buffer[n] U8 buffer[n]
}; }; } slave_rx;
struct struct
{ {
U8 Wdog; U8 Wdog;
U8 buffer[n] U8 buffer[n]
}; };
struct struct
{ {
U8 Wdog; U8 Wdog;
};
U8 buffer[n] NETWORK };
U8 buffer[n]
} master_tx; } master_tx;
struct
{ struct struct struct
{ { {
U8 Wdog; U8 Wdog; U8 Wdog;
U8 buffer[n] U8 buffer[n] U8 buffer[n]
}; } slave_tx; } slave_tx;
struct
{
U8 Wdog;
U8 buffer[n]
};
struct
{
U8 Wdog;
U8 buffer[n]
};
} master_rx;
Der Datenaustausch kann mit einer festen Zykluszeit oder manuell über die Funktion
writeMasterObject() ausgelöst werden.
Die Datenobjekte müssen in allen Antrieben im shared-memory angelegt sein und dieselbe ID
haben.
Das erste Byte jeder Struktur ist als WatchDog vorgesehen, dieses es wird bei jedem Zyklus
inkrementiert vom Master inkrementiert. Der Slave kopiert dieses in seine Antwort. Hierdurch kann
die Aktivität kontrolliert werden.
Im Master ist das Anlegen der Slave-Datenobjekt nicht erforderlich. Ebenfalls müssen die Master-
Datenobjekte nicht im Slave angelegt werden. Dieses hat aber den Vorteil, dass der Kode sowohl
im Master als auch im Slave verwendet werden kann
In der Testphase hat dieses zusätzlich den Vorteil das der Master mit sich ‚selbst‘ kommunizieren
kann. So kann Master- und Slave-Funktionalität in einem Drive getestet werden.
Beispiel: Definition der Datenstrukturen
#define cBufferSize 32
#define cMemorySize 1024
typedef struct
{
union
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Kapitel : Datenaustausch
{
NT::u8 buffer[cBufferSize];
struct
{
NT::u8 watchDog;
NT::u8 cmd;
};
};
} tsTxObject;
typedef tsTxObject tsTxObjects[CNetDirect::cNoOfSlaves];
typedef struct
{
union
{
NT::u8 buffer[cBufferSize];
struct
{
NT::u8 watchDog;
NT::u8 state;
};
};
} tsRxObject;
typedef tsRxObject tsRxObjects[CNetDirect::cNoOfSlaves];
//!Erstelldatum Letzte Änderung Erstellt von Reversion
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Kapitel : Datenaustausch
//-------------------------------------------------------------------
//-- master-out. tsTxObjects[CNetDirect::cNoOfSlaves]
//-------------------------------------------------------------------
//-- Group
apODict->writeStartElement("Group");
apODict->writeTextElement("Name","MA_TX");
apODict->writeStartElement("Dimension");
apODict->writeAttribute("elementsize", QString("%1").arg(sizeof(NT::u32)));
apODict->writeAttribute("count", QString("%1").arg(CNetDirect::cNoOfSlaves));
//-- first element is watchdog counter
result += apODict->writeObject("CNE_MA_TX_WatchDog",Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, TxObjects[0].watchDog),0);
//-- second element is command byte
sEnum.clear();
sEnum.insert(0, "cmd_0");
sEnum.insert(1, "cmd_1");
sEnum.insert(2, "cmd_2");
result += apODict->writeObject("CNE_MA_TX_Cmd", Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, TxObjects[0].cmd),0, NULL, &sEnum);
//-- fill in own objects
//-- ...
//-- show full object as array of byte
result += apODict->writeObject("CNE_MA_TX_Buffer", eID_MasterTxId, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, TxObjects[0].buffer),cBufferSize);
apODict->writeEndElement(); // Dimension
//-- End Group
apODict->writeEndElement(); // Group MA_TX
//-------------------------------------------------------------------
//-- master-in object. tsRxObjects[CNetDirect::cNoOfSlaves]
//-------------------------------------------------------------------
//-- Group
apODict->writeStartElement("Group");
apODict->writeTextElement("Name","MA_RX");
apODict->writeStartElement("Dimension");
apODict->writeAttribute("elementsize", QString("%1").arg(sizeof(NT::u32)));
apODict->writeAttribute("count", QString("%1").arg(CNetDirect::cNoOfSlaves));
//-- first element is watchdog counter
result += apODict->writeObject("CNE_MA_RX_WatchDog",Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, RxObjects[0].watchDog),0);
//-- second element is command byte
sBitSet.clear();
sBitSet.insert( 0, NGen3Config::SBit(QString("flag_0"), false));
sBitSet.insert( 1, NGen3Config::SBit(QString("flag_1"), false));
sBitSet.insert( 2, NGen3Config::SBit(QString("flag_2"), false));
result += apODict->writeObject("CNE_MA_RX_State", Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, RxObjects[0].state),0, &sBitSet);
//-- fill in ouwn objects
//-- ...
//-- show full object as array of byte
result += apODict->writeObject("CNE_MA_RX_Buffer", eID_MasterRxId, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, RxObjects[0].buffer),cBufferSize);
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Kapitel : Datenaustausch
apODict->writeEndElement(); // Dimension
//-- End Group
apODict->writeEndElement(); // Group MA_RX
//-------------------------------------------------------------------
//-- slave-out. tsTxObject
//-------------------------------------------------------------------
//-- Group
apODict->writeStartElement("Group");
apODict->writeTextElement("Name","SL_TX");
//-- first element is watchdog counter
result += apODict->writeObject("CNE_SL_TX_WatchDog",Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, TxObject.watchDog),0);
//-- second element is command byte
sEnum.clear();
sEnum.insert(0, "cmd_0");
sEnum.insert(1, "cmd_1");
sEnum.insert(2, "cmd_2");
result += apODict->writeObject("CNE_SL_TX_Cmd", Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, TxObject.cmd),0, NULL, &sEnum);
//-- fill in own objects
//-- ...
//-- show full object as array of byte
result += apODict->writeObject("CNE_SL_TX_Buffer", eID_SlaveTxId,
"UNIT_U8",aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, TxObject.buffer),cBufferSize);
//-- End Group
apODict->writeEndElement(); // Group SL_TX
//-------------------------------------------------------------------
//-- slave-in object. tsRxObject
//-------------------------------------------------------------------
//-- Group
apODict->writeStartElement("Group");
apODict->writeTextElement("Name","SL_RX");
//-- first element is watchdog counter
result += apODict->writeObject("CNE_SL_RX_WatchDog",Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, RxObject.watchDog),0);
//-- second element is command byte
sBitSet.clear();
sBitSet.insert( 0, NGen3Config::SBit(QString("flag_0"), false));
sBitSet.insert( 1, NGen3Config::SBit(QString("flag_1"), false));
sBitSet.insert( 2, NGen3Config::SBit(QString("flag_2"), false));
result += apODict->writeObject("CNE_SL_RX_State", Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, RxObject.state),0, &sBitSet);
//-- fill in own objects
//-- ...
//-- show full object as array of byte
result += apODict->writeObject("CNE_SL_RX_Buffer", eID_SlaveRxId, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, RxObject.buffer),cBufferSize);
//-- End Group
apODict->writeEndElement(); // Group SL_RX
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Kapitel : Beispiel-PlugIn
//-- union array ----------------------------------------------------
result += apODict->writeObject("CNetDirectExample_ALL", Id++, "UNIT_U8",
aOffset+offsetof(tsCNetDirectExample_ACT, AllData), cMemorySize);
Beispiel: Übergabe der Objektinformationen
//-- find slaves
result = piCNetDirect->findSlaves( eID_MasterTxId, sizeof(tsTxObject), eID_MasterRxId,
sizeof(tsRxObject), eID_SlaveTxId, eID_SlaveRxId);
4. Beispiel-PlugIn
Für den einfachen Start existiert ein Beispiel-PlugIn. Dieses kann als Basis für ein eigenes PlugIn
verwendet werden. Dieses fungiert als Master-Antrieb und bindet sich selbst als Slave-Antrieb ein. So
kann einfach die Funktionsweise erforscht werden.
Hierfür muss dieses ‚geklont‘ werden.
Nach dem kompilieren müssen sie noch ihr neues PlugIn in das Projekt aufnehmen und das
Objektverzeichnis neu erstellen.
Das Beispiel erzeugt eine eigene Parameterdatei. Diese sollte mit dem ‚DRIVEMASETER-3‘ in das
Projekt aufgenommen werden. In diesem Fall würde die Datei ‚CMyNetTest‘ heißen.
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Kapitel : Beispiel-PlugIn
In diese Datei müssen der Gerätename und die Namen der zu koppelnden Drives eingetragen
werden. Bei den Slaves bleibt die SLAVE-Liste leer.
Eine Master-Konfiguration könnte folgendermaßen aussehen.
Hier ist ein Master mit sich selbst als Slave und einem zusätzlichem Slave parametriert.
Eine Slave-Konfiguration könnte folgendermaßen aussehen.
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