鴻道（Intewell）操作系統(tǒng)應(yīng)用于PC-Based擴展運控板卡項目案例

案例背景

為了利用Windows生態(tài)，客戶通常選擇X86工控機作為上位機來運行HMI和視覺應(yīng)用，并通過PCIe接口擴展運動控制板卡，以執(zhí)行對實時性要求較高的運動控制算法。雖然該方案中的總線延遲較低，但Windows系統(tǒng)的非確定性特性會導致算法執(zhí)行時出現(xiàn)較大的抖動，從而無法充分展現(xiàn)運控板卡的高性能優(yōu)勢。

實踐概述

本項目向客戶提供了一套基于國產(chǎn)化技術(shù)的高性能運動控制解決方案，采用了Windows與鴻道（Intewell）的混合架構(gòu)。通過鴻道Intewell-H實時擴展操作系統(tǒng)，我們特別分配了一個內(nèi)核運行運動控制算法，以驅(qū)動PCIe運動控制卡完成EtherCAT通訊，而其他內(nèi)核則用于運行客戶現(xiàn)有的非實時Windows系統(tǒng)應(yīng)用。實時與非實時任務(wù)之間通過共享內(nèi)存或虛擬網(wǎng)絡(luò)進行高效通信。此方案確保了Windows應(yīng)用程序無需進行跨平臺移植，同時實現(xiàn)了非實時Windows系統(tǒng)與實時系統(tǒng)的分區(qū)隔離，即使非實時Windows端發(fā)生故障也不會影響實時業(yè)務(wù)的運行。此外，該架構(gòu)還能支持多個RTOS實例，允許多個實時業(yè)務(wù)并行運行，從而提供更高的靈活性和可靠性。

應(yīng)用效果

本方案成功解決了客戶在Windows系統(tǒng)下難以實現(xiàn)高實時性和高精度運動控制的問題，確保了運動控制算法應(yīng)用的時間確定性和高實時性。同時，方案保留了客戶的Windows生態(tài)應(yīng)用，實現(xiàn)了Windows應(yīng)用的兼容性與實時運動控制的并行運行，滿足了客戶的需求。

本方案分區(qū)隔離，非實時應(yīng)用如視覺等與實時運用如運動控制互不干擾，保證設(shè)備控制的穩(wěn)定性；也彌補了Windows實時性差的缺陷，系統(tǒng)在最嚴苛強壓力環(huán)境下，總線任務(wù)定時抖動在任務(wù)周期（250us）的5%（12.5us）以內(nèi)。

審核編輯 黃宇