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以太网/现场总线性能

下一节介绍如何优化运行 Linux 的现有 Linux 系统 CODESYS 使用基于以太网的现场总线时的运行系统。例如，这些现场总线包括 EtherCAT， PROFINET，或 EtherNet/IP。

此处的描述是作为示例给出的 EtherCAT Master，也可以用同样的方式用于 PROFINET。

要求

  • 硬件

    • 台式电脑

    • Linux 电脑：

      每个实时敏感现场总线（例如 EtherCAT Master/PROFINET）至少有一个免费以太网端口，仅供专用。

      重要

      不应通过交换机或 USB 连接使用的端口（甚至不能通过内部连接）。

  • 软件

    • CODESYS IDE

    • 带有 EtherCAT 主站的 IEC 应用程序

    • 带有实时内核的 Linux 操作系统，例如 Debian

      有关更多信息，请参阅以下内容： 性能优化

    • CODESYS 运行时系统 — 例如 CODESYS Control​ for Linux SL

配置

目标本质上是确保所有参与操作的线程 CODESYS 运行系统作为 EtherCAT Masters，在预定义的 CPU 上运行，优先级已定义。为此，可以在 IEC 应用程序和 Linux 系统上进行设置。

重要

请勿为此使用 CPU 0，因为操作系统通常将其用于某些系统服务（内务管理）。

为了在 Linux 系统上进行优化，建议使用 PLCShell 命令。也可以通过运行时配置或直接在 Linux 系统上配置所需的设置。有关更多信息，请参阅以下内容： 性能优化

  1. 与 CODESYS 建立与运行时系统的连接，然后打开 PLCShell。

  2. 设置 scaling_governor 到 performance。

    rt-set scaling_governor all performance

  3. 设置 CPU 频率。你需要直接在 Linux 系统上配置这些设置。有关更多信息，请参阅以下内容： 在 Linux 系统上设置 CPU 频率。

    在运行时版本 SP23 及更高版本中，将有用于设置 CPU 频率的 PLCShell 命令。

    首先确定可能的频率：

    rt-get cpu_frequency

    输出示例

    _rtsl_img_ethernet_performance.png

  4. 将频率（最小值和最大值）设置为固定值：

    rt-set cpu_frequency all 3000000

  5. 禁用超线程：

    rt-set hyperthreading off

  6. 禁用节流：

    rt-set throttling off

  7. 为使用的网络适配器启用 NAPI 线程（此处： ens5):

    rt-set napi ens5 on

  8. 确定网络适配器的 IRQ 和 NAPI 线程：

    irq-list

    输出示例

    _rtsl_img_ethernet_performance_1.png

  9. 使用 irq-set-prio 和 irq-set-affinity 提高网络适配器的优先级（例如，在 55 上）并将网络适配器绑定到同一 CPU 上，例如， 0x2 用于 CPU 1。

    重要

    按名称而不是数字设置首选项。当系统启动时，数字可能会发生变化。

    _rtsl_img_ethernet_performance_2.png

  10. 将相应的 NAPI 线程设置为相同的优先级和 CPU：

    _rtsl_img_ethernet_performance_3.png

  11. 设置优先级 EtherCAT_Task 到 1。这相当于 Linux 的实时优先级 55。

    有关更多信息，请参阅以下内容： 在 Linux 系统上映射任务优先级

  12. 使用任务组绑定 EtherCAT_Task 到同一 CPU（此处：Core 1，对应于亲和力） 0x2):

    _rtsl_img_ethernet_performance_4.png

案例示例： EtherCAT， PROFINET， EtherNet/IP

场景：3 条基于以太网的现场总线（示例 EtherCAT， PROFINET， EtherNet/IP) 在至少有 4 个 CPU 的 Linux 系统上

建议使用以下设置（避免使用 CPU 0）：

现场总线

IEC 任务名称

IEC 任务优先级

IEC 任务核心

IRQ 优先级

IRQ Affinity

EtherCAT

EtherCAT_Task

1

1

55

0x2（中央处理器 1）

PROFINET

Profinet_IOTask

1

2

55

0x4（中央处理器 2）

EtherNet/IP

ENIPScannerIOTask

1

3

55

0x8（中央处理器 3）

在 Linux 系统上设置 CPU 频率

重要

Linux 系统启动时，以下设置会丢失，因此必须在重启后重置。

  1. 您可以使用以下 Linux 控制台命令来确定最小和最大 CPU 频率（此处：CPU0-3）：

    cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_max_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu1/cpufreq/cpuinfo_max_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu2/cpufreq/cpuinfo_max_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu3/cpufreq/cpuinfo_max_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_min_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu1/cpufreq/cpuinfo_min_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu2/cpufreq/cpuinfo_min_freq
cat /sys/devices/system/cpu/cpu3/cpufreq/cpuinfo_min_freq

    输出示例

    3800000
3800000
3800000
3800000
1600000
1600000
1600000
1600000

  2. 您可以使用以下命令来设置 CPU 频率：

    echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_max_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu1/cpufreq/scaling_max_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu2/cpufreq/scaling_max_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu3/cpufreq/scaling_max_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_min_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu1/cpufreq/scaling_min_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu2/cpufreq/scaling_min_freq
echo "3000000" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu3/cpufreq/scaling_min_freq
本节内容如下: