如何在 Jetson 和 EtherCAT 设备之间建立通信
EtherCAT（用于控制自动化技术的以太网） 是一种基于 IEEE 802.3 以太网标准 的开源、高性能实时工业以太网现场总线协议。它采用 主从架构 运行，以其在工业自动化环境中的卓越速度、精度和灵活性而闻名
本文档使用 recomputer robotics J401 作为 EtherCAT 主站，使用 MyActuator X4 作为 从站，演示如何在 Jetson 和 EtherCAT 设备之间建立通信。
1. 硬件连接
作为 EtherCAT 主站，Jetson 通常使用其 以太网接口 连接到 EtherCAT 从设备。
由于许多从设备不提供标准以太网端口，通常需要适配器将以太网连接转换为 4 针接口（Tx+、Tx–、Rx+、Rx–）。
建立物理 EtherCAT 连接后，大多数从设备仍需要额外的外部电源。
2. 安装 EtherCAT 驱动程序
本节以 L4T 36.4.3（对应 JetPack 6.2 BSP）为例，展示如何在 Jetson 中安装 EtherCAT 驱动程序。
安装构建 EtherCAT 驱动程序所需的依赖项：
sudo apt update
sudo apt install build-essential cmake libtool autoconf automake
拉取 EtherCAT 驱动程序源代码，然后编译并安装：
git clone https://gitlab.com/etherlab.org/ethercat.git
cd ethercat
./bootstrap # to create the configure script, if downloaded from the repo
./configure --sysconfdir=/etc
make all modules
sudo make modules_install install
sudo depmod -a
要验证驱动程序是否已成功安装，请运行以下命令。
您应该看到两个内核模块 ec_master 和 ec_generic：
sudo lsmod | grep "ec_"
3. EtherCAT 配置
安装 EtherCAT 驱动程序后，需要进行几项配置以激活主站和从设备之间的通信。
首先，编辑 /etc/ethercat.conf 的配置文件：
sudo vim /etc/ethercat.conf
根据连接到 Jetson 的以太网接口名称修改 /etc/ethercat.conf 中的两个参数：
MASTER0_DEVICE="eno1" # Replace eno1 with the Ethernet interface used for EtherCAT
DEVICE_MODULES="generic"
将 eno1 替换为用于 EtherCAT 的以太网接口。您可以使用 ifconfig 命令检查接口名称。
重启 EtherCAT 服务后，您应该在 /dev 目录中看到 EtherCAT 主设备：
sudo systemctl restart ethercat
ls /de/EtherCAT*
（可选）如果未找到 /dev/EtherCAT，请尝试手动加载内核模块：
sudo modprobe ec_master devices="eno1" # Replace eno1 with the Ethernet interface used for EtherCAT
sudo modprobe ec_generic
sudo systemctl restart ethercat
将 eno1 替换为用于 EtherCAT 的以太网接口。
（可选）有时用于 EtherCAT 的以太网接口可能被 NetworkManager 占用。您可以使用以下命令释放它：
sudo nmcli dev set eno1 managed no # Replace eno1 with the Ethernet interface used for EtherCAT
sudo nmcli dev set eno1 managed on # Replace eno1 with the Ethernet interface used for EtherCAT
将 eno1 替换为用于 EtherCAT 的以太网接口。
4. 测试 Jetson 和 EtherCAT 从站之间的通信
确认 EtherCAT 主节点在 Jetson 上正确初始化且硬件连接正确建立后，您可以在终端中测试 Jetson 和 EtherCAT 设备之间的通信。
扫描 EtherCAT 设备并测试数据传输，检查丢包率是否在正常范围内：
sudo ethercat rescan
sudo ethercat master
列出总线上的所有 EtherCAT 设备：
sudo ethercat rescan
sudo ethercat slaves -v
查看索引为 0 的 EtherCAT 设备的问题：
sudo ethercat rescan
sudo ethercat pdos -p 0 #0 to n
-p 后的参数可以是从 0 到 n 的任何值。
5. 示例 – 在 Jetson 上控制 EtherCAT 电机（MyActuator X4）
基于前面章节的配置和验证步骤，您现在应该能够使用 Jetson 设备控制 EtherCAT 电机。
在本节中，我们以 MyActuator X4 为例，演示如何从 Jetson 控制 EtherCAT 电机。
本节仅供参考。每个 EtherCAT 电机使用不同的通信协议，因此您需要根据特定设备使用的协议调整示例。
此示例提供了控制 MyActuator X4 EtherCAT 电机的示例代码。从 GitHub 下载并编译：
git clone https://github.com/jjjadand/ethercat-myctor.git
cd src/build
cmake ..
make
该示例基于 EtherCAT-Master 实现，程序流程图如下所示：
程序流程图
┌──────────────────────────────────────┐
│ 1. Master Initialization │
├──────────────────────────────────────┤
│ ecrt_request_master() │
│ ecrt_master_create_domain() │
│ ecrt_master_slave_config() │
│ Configure Distributed Clock (DC) │
│ Register PDO entries (RxPDO/TxPDO) │
│ ecrt_master_activate() │
│ Get domain memory pointer │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 2. PREOP → SAFEOP Transition │
├──────────────────────────────────────┤
│ Slave boots in PREOP │
│ Master exchanges SDO if needed │
│ (optional: set 0x6060 = CSP) │
│ DC start time prepared │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 3. SAFEOP → OP Transition │
├──────────────────────────────────────┤
│ Domain becomes active (WKC > 0) │
│ Application loop starts running │
│ Master supplies application time │
│ Master synchronizes DC clocks │
│ Slave goes OP (operational) │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 4. CiA-402 State Machine │
├──────────────────────────────────────┤
│ Write ControlWord = 0x0006 (Shutdown)│
│ Wait READY_TO_SWITCH_ON │
│ Write ControlWord = 0x0007 (SwitchOn)│
│ Wait SWITCHED_ON │
│ Write ControlWord = 0x000F (EnableOp)│
│ Wait OPERATION_ENABLED │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 5. Enter CSP Motion Operation │
├──────────────────────────────────────┤
│ Write Mode of Operation (0x6060=8) │
│ Read Actual Position (0x6064) │
│ Initialize Target Position (607A) │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 6. Real-Time Cyclic Operation │
├──────────────────────────────────────┤
│ loop at 1 kHz (or higher): │
│ - Sleep until next cycle │
│ - ecrt_master_application_time() │
│ - ecrt_master_sync_reference_clock │
│ - ecrt_master_sync_slave_clocks │
│ - Receive / process domain │
│ - Generate new target position │
│ - Write ControlWord = 0x000F │
│ - Write OperationMode = 8 (CSP) │
│ - Write new TargetPosition │
│ - Queue & send domain │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 7. Monitoring & Fault Handling │
├──────────────────────────────────────┤
│ Read status word (0x6041) each cycle │
│ Detect faults (bit3) │
│ Detect target reached (0x0400) │
│ Optionally read torque/velocity │
│ Execute FAULT RESET if needed │
└──────────────────────────────────────┘
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ 8. Shutdown │
├──────────────────────────────────────┤
│ Stop real-time thread │
│ Write ControlWord=0 (disable) │
│ Release EtherCAT master │
└──────────────────────────────────────┘
在没有实时内核的 Jetson 上控制 EtherCAT 电机时，建议锁定 CPU 频率以确保与 EtherCAT 设备的稳定同步。
编译示例后，在终端中运行以下命令：
sudo jetson_clocks # lock CPU frequency for stability
sudo ./ethercat_master
执行程序后，等待约两秒钟——电机将开始循环运动。
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