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MotionRT750是正運(yùn)動技術(shù)首家自主自研的x86架構(gòu)Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)下獨(dú)占確定CPU的強(qiáng)實(shí)時運(yùn)動控制內(nèi)核。
該方案采用獨(dú)占確定CPU內(nèi)核技術(shù)實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)性能的強(qiáng)實(shí)時運(yùn)動控制。它將核心的運(yùn)動控制、機(jī)器人算法、數(shù)控（CNC）及機(jī)器視覺等強(qiáng)實(shí)時的任務(wù)，集中運(yùn)行在1-2個專用CPU核上。與此同時，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實(shí)時任務(wù)。
此外集成MotionRT750 Runtime實(shí)時層與操作系統(tǒng)非實(shí)時層，并利用高速共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運(yùn)動控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運(yùn)動控制任務(wù)的絕對實(shí)時性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適用于半導(dǎo)體、電子裝備等高速高精的應(yīng)用場合。
MotionRT750應(yīng)用優(yōu)勢：
1.跨平臺兼容性：支持Windows/Linux系統(tǒng)，適配不同等級CPU。
2.開發(fā)靈活性：提供多語言編程接口，便于二次開發(fā)與功能定制。
3.實(shí)時性提升：通過CPU內(nèi)核獨(dú)占機(jī)制與高效LOCAL接口，實(shí)現(xiàn)2-3μs指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。
4.擴(kuò)展能力強(qiáng)化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運(yùn)動控制及500μsEtherCAT周期。
5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125μsEtherCAT冗余架構(gòu)消除單點(diǎn)故障風(fēng)險，保障連續(xù)生產(chǎn)。
6.安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍(lán)屏?xí)r仍可維持急停與安全停機(jī)功能有效，確保產(chǎn)線安全運(yùn)行。
7.功能擴(kuò)展性：實(shí)時內(nèi)核支持C語言程序開發(fā)，方便功能拓展與實(shí)時代碼提升效率。
更多關(guān)于MotionRT750的詳情介紹與使用點(diǎn)擊→強(qiáng)實(shí)時運(yùn)動控制內(nèi)核MotionRT750(一)：驅(qū)動安裝、內(nèi)核配置與使用。
XPCIE6032H運(yùn)動控制卡集成6路獨(dú)立EtherCAT主站接口。整卡最高可支持254軸運(yùn)動控制；125usEtherCAT通訊周期時，兩個端口配置冗余最高可支持32軸運(yùn)動控制。6個EtherCAT主站各通道獨(dú)立工作，多EtherCAT主站互不影響。
此外，對于EtherCAT接口數(shù)量需求不高的客戶，我們也有衍生型號XPCIE2032H可選。同系列產(chǎn)品XPCIE2032H集成2路獨(dú)立EtherCAT接口。整卡最高可支持至254軸運(yùn)動控制；125usEtherCAT通訊周期時，單接口最高可支持32軸運(yùn)動控制。2個EtherCAT主站各通道獨(dú)立工作，多EtherCAT主站互不影響。
XPCIE6032H運(yùn)動控制卡面向半導(dǎo)體設(shè)備、精密3C電子、生物醫(yī)療儀器、新能源裝備、人形機(jī)器人及激光加工等高速高精場景，為固晶機(jī)、貼片機(jī)、分選機(jī)、鋰電切疊一體機(jī)、高速異形插件設(shè)備等自動化裝備提供核心運(yùn)動控制支持。
XPCIE6032H硬件特性：
1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機(jī)性能與實(shí)時性足夠)。
2.板卡集成6路獨(dú)立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運(yùn)動控制。
3.搭載運(yùn)動控制實(shí)時內(nèi)核MotionRT750。
4.相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度可提升了10-100倍以上。
5.板載16路高速輸入，16路高速輸出。
6.板載4路高速鎖存、4路硬件位置比較輸出、4路通用PWM輸出。
更多關(guān)于XPCIE6032H的詳情介紹與使用點(diǎn)擊→全球首創(chuàng)！PCIe超實(shí)時6通道EtherCAT運(yùn)動控制卡上市！。
XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動控制卡，可選6-64軸運(yùn)動控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。
XPCIE1032H運(yùn)動控制卡集成了強(qiáng)大的運(yùn)動控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動控制實(shí)時軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開發(fā)的非實(shí)時痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。
XPCIE1032H硬件特性：
1.6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出。
2.16軸EtherCAT同步周期500us，支持多卡聯(lián)動。
3.板載16點(diǎn)通用輸入，16點(diǎn)通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。
4.通過EtherCAT總線，可擴(kuò)展到512個隔離輸入或輸出口。
5.支持PWM輸出、精準(zhǔn)輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等。
6.支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工（速度前瞻）。
7.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>
8.支持30+機(jī)械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...
更多關(guān)于XPCIE1032H詳情點(diǎn)擊“不止10倍提速！PCIe EtherCAT實(shí)時運(yùn)動控制卡XPCIE1032H 等您評測！”查看。
PCI Express®總線運(yùn)動控制卡XPCIE1028，具備位置鎖存、多維高速硬件位置比較輸出PSO、同步跟隨、精準(zhǔn)觸發(fā)的運(yùn)動控制和I/O控制功能。配合正運(yùn)動技術(shù)MotionRT7實(shí)時內(nèi)核使用，可高度滿足高速視覺篩選機(jī)應(yīng)用所需的運(yùn)動控制需求。
XPCIE1028運(yùn)動控制卡是正運(yùn)動技術(shù)專為高速視覺篩選設(shè)備設(shè)計的一款PCI Express®總線運(yùn)動控制卡，內(nèi)置豐富的I/O、通訊接口，可以輕松地實(shí)現(xiàn)與視覺篩選機(jī)通信，非常匹配使用于1-12個相機(jī)+多個高速吹氣口的全自動CCD光學(xué)篩選機(jī)等設(shè)備上使用。
高速視覺篩選設(shè)備示意圖
XPCIE1028自帶8路高速輸入和多達(dá)16路高速硬件位置比較輸出，能夠輕松實(shí)現(xiàn)視覺飛拍和高速、精準(zhǔn)觸發(fā)控制等視覺篩選機(jī)所需的多種實(shí)時性運(yùn)動控制，以及高穩(wěn)定性。脈沖輸出+編碼器反饋，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，并實(shí)時記錄編碼器的實(shí)時反饋位置，幫您更加精準(zhǔn)地控制設(shè)備。
XPCIE1028在光學(xué)篩選機(jī)上硬件方案1
（8相機(jī)+8排料）
XPCIE1028在光學(xué)篩選機(jī)上硬件方案2
（12相機(jī)+4排料）
XPCIE1028硬件特性：
1.支持電子凸輪、直線插補(bǔ)等運(yùn)動控制功能。
2.板載28+2點(diǎn)通用輸入，32+2點(diǎn)通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。
3.板載4路脈沖輸出，其中一路專用脈沖軸接口（差分脈沖輸出+編碼器反饋）。
4.支持8路高速鎖存輸入口，可記錄轉(zhuǎn)盤來料位置。
5.多達(dá)16路精準(zhǔn)輸出、硬件位置比較輸出，機(jī)器視覺飛拍檢測和篩選吹氣高速輸出，可根據(jù)需求分配。
更多關(guān)于高速視覺篩選機(jī)方案詳情點(diǎn)擊“高速視覺篩選機(jī)PCI Express實(shí)時運(yùn)動控制卡XPCIE1028”查看。
01 C#進(jìn)行MotionRT750項目的創(chuàng)建與開發(fā)
本案例開發(fā)環(huán)境Visual Studio 2022。
1.打開Visual Studio 2022軟件選擇創(chuàng)建新項目。
2.選擇開發(fā)語言為“C#”和Windows窗體應(yīng)用(.NET Framework)。
3.選擇項目名稱、文件目錄位置及框架。
4.將廠商提供的C#的庫文件復(fù)制到新建的項目中。
（1）將Zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項目里面。
（2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。
5.打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點(diǎn)擊顯示所有，然后鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊Zmcaux.cs文件，點(diǎn)擊包括在項目中。
6.進(jìn)入Form1.cs代碼編輯界面，寫入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。
7.至此項目新建完成，可以進(jìn)行C#項目開發(fā)。
02 相關(guān)PC函數(shù)介紹
注：使用網(wǎng)口方式連接MotionRT750時，要將MotionRT750的Config配置Eth num值設(shè)置為一個大于0的數(shù)(0-12)，輸入的ip地址為本機(jī)ip地址，可以在RTSys連接中直接查看。
03 相關(guān)測試代碼介紹
本次指令交互速度測試使用三種型號的控制器對比測試，以下測試為正運(yùn)動實(shí)驗室測試數(shù)據(jù)，與配置的電腦與程序代碼等有關(guān)系，以下測試數(shù)據(jù)僅供客戶參考�？蛻艟唧w項目以客戶實(shí)際測試環(huán)境為準(zhǔn)。
以下正運(yùn)動實(shí)驗室測試為：XPCIE1032H（需搭配MotionRT750使用）、PCIE464、ZMC432-V2，MotionRT750可以通過LOCAL和網(wǎng)口方式連接，故本次MotionRT750測試使用LOCAL和網(wǎng)口兩種方式進(jìn)行測試。
1.XPCIE1032H型號控制卡使用MotionRT750的LOCAL、網(wǎng)口連接方式測試。
2.ZMC432-V2型號控制器使用網(wǎng)口連接方式測試。
3.PCIE464型號控制卡使用PCI的連接方式測試。
①M(fèi)otionRT750通過LOCAL連接按鈕的事件處理函數(shù)，調(diào)用函數(shù)ZAux_FastOpen()，選擇連接類型5去連接控制卡（LOCAL連接方式）。
private void localConct(object sender, EventArgs e)
{
//LOCAL方式連接
int ret = zmcaux.ZAux_FastOpen(5, comboBox2.Text, 1000, out handle);
if (ret == 0)
{
label5.Text = "已鏈接" + comboBox2.Text;
label5.BackColor = Color.Green;
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
}
}
②MotionRT750和ZMC432-V2型號控制器通過網(wǎng)口連接按鈕的事件處理函數(shù)，調(diào)用函數(shù)ZAux_OpenEth()去連接控制器（網(wǎng)口連接方式）。
private void IPConct(object sender, EventArgs e)
{
//網(wǎng)口方式連接
int ret = zmcaux.ZAux_OpenEth(textBox1.Text, out handle);
if (ret == 0)
{
label2.Text = "已鏈接" + textBox1.Text;
label2.BackColor = Color.Green;
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請輸入正確的ip！");
}
}
③PCIE464型號控制卡通過PCI連接按鈕的事件處理函數(shù)，調(diào)用函數(shù)ZAux_FastOpen()，選擇連接類型4去連接控制卡（PCI連接方式）。
private void pciConct(object sender, EventArgs e)
{
//PCI方式連接
int ret = zmcaux.ZAux_FastOpen(4, comboBox4.Text, 1000, out handle);
if (ret == 0)
{
label13.Text = "已鏈接" + comboBox4.Text;
label13.BackColor = Color.Green;
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
}
}
④通過單條指令交互周期的測試按鈕的事件處理函數(shù)來計算單條指令的交互平均耗時和總耗時。
private void run(object sender, EventArgs e)
{
//run函數(shù)用于測試單條指令交互周期與總耗時
float dpos = 0;
int testNum = Convert.ToInt32(comboBox3.Text.ToString());
//beforeDT記錄交互指令前的時刻
DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
for (int i = 0; i < testNum; i++)
{
//進(jìn)行n次單指令交互
zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(handle, 0, ref dpos);
}
//afterDT記錄交互指令后的時刻
DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
//計算beforeDT與afterDT的時間差
TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
//總耗時 ms
label11.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString();
//平均耗時 us
label8.Text = (ts.TotalMilliseconds * 1000 / testNum).ToString();
label14.Text = dpos.ToString();
}
⑤通過多條指令交互周期的測試按鈕的事件處理函數(shù)來計算多條指令的交互平均耗時和總耗時。
private void runMuch(object sender, EventArgs e)
{
//runMuch函數(shù)用于測試多條指令交互周期與總耗時
int testNum = Convert.ToInt32(comboBox3.Text.ToString());
string cmd;
int star = 0;
StringBuilder cmdBuff = new StringBuilder(2048);
string[] tmp = new string[12];
cmd = "?dpos(0),dpos(1),dpos(2),dpos(3),axisstatus(0),axisstatus(1),axisstatus(2),axisstatus(3),in(0),in(1),in(2),in(3)";
//beforeDT記錄交互指令前的時刻
DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
for (int i = 0; i < testNum; i++)
{
zmcaux.ZAux_DirectCommand(handle, cmd, cmdBuff, 2048);
}
//afterDT記錄交互指令前的時刻
DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
//計算beforeDT與afterDT的時間差
TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
//總耗時 ms
label23.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString();
//平均耗時 us
label16.Text = (ts.TotalMilliseconds * 1000 / testNum).ToString();
string s = cmdBuff.ToString();
string[] arrS = new string[20];
for (int i = 0; i < s.Length; i++)
{
if (s[i] != 9)
{
arrS[star] += s[i];
}
else
{
star++;
continue;
}
}
}
⑥網(wǎng)口連接周期上報的方式獲取輸入口狀態(tài)的總耗時測試函數(shù)如下。
private void CycIoTest(object sender, EventArgs e)
{
int[] InState = new int[1000];
Int32 singleValue = 0;
//打開使能周期上報
zmcaux.ZAux_CycleUpEnable(handle,0,1000,"IN(0,1000)");
//強(qiáng)制上報一次，0 為通道號
zmcaux.ZAux_CycleUpForceOnce(handle, 0);
//beforeDT記錄交互指令前的時刻
DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
for (uint i = 0; i < 1000; i++)
{
//從周期上報內(nèi)容里面讀取輸入口狀態(tài)
zmcaux.ZAux_CycleUpReadBuffInt(handle, 0, "IN", i, ref singleValue);
InState[i] = singleValue;
}
//afterDT記錄交互指令后的時刻
DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
//計算beforeDT與afterDT的時間差
TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
//總耗時 ms
label57.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString();
//關(guān)閉使能周期上報
zmcaux.ZAux_CycleUpDisable(handle, 0);
}
⑦單條指令讀取1個輸入口狀態(tài)的總耗時測試函數(shù)如下。
private void oneIo(object sender, EventArgs e)
{
UInt32 singleValue = 0;
uint[] InState = new uint[1000];
//beforeDT記錄交互指令前的時刻
DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
//單條指令讀取單個輸入口狀態(tài)
zmcaux.ZAux_Direct_GetIn(handle, i, ref singleValue);
InState[i] = singleValue;
}
//afterDT記錄交互指令后的時刻
DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
//計算beforeDT與afterDT的時間差
TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
//總耗時 ms
label48.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString();
}
⑧單條指令讀取多個輸入口狀態(tài)的總耗時測試函數(shù)如下。
private void muchIo(object sender, EventArgs e)
{
int[] InState = new int[32];
//beforeDT記錄交互指令前的時刻
DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
//單條指令讀取多個輸入口狀態(tài)，輸入口狀態(tài)按位進(jìn)行存儲，一個INT型數(shù)組可以存儲32個輸入口狀態(tài)，可讀取32個及以上
zmcaux.ZAux_Direct_GetInMulti(handle, 0, 999, InState);
//afterDT記錄交互指令前的時刻
DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
//計算beforeDT與afterDT的時間差
TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
//總耗時 ms
label19.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString();
}
04 運(yùn)行效果
1.MotionRT750通過LOCAL連接方式的單條指令和多條指令交互時間測試結(jié)果如下圖所示。
MotionRT750 LOCAL連接方式測試（1k次）
MotionRT750 LOCAL連接方式測試（1w次）
MotionRT750 LOCAL連接方式測試（10w次）
2.MotionRT750通過網(wǎng)口連接方式的單條指令和多條指令交互時間測試結(jié)果如下圖所示。
MotionRT750 網(wǎng)口連接方式測試(1k次)
MotionRT750 網(wǎng)口連接方式測試(1w次)
MotionRT750 網(wǎng)口連接方式測試(10w次)
3.ZMC432-V2控制器通過網(wǎng)口連接方式的單條指令和多條指令交互時間測試結(jié)果如下圖所示。
ZMC432-V2 網(wǎng)口連接方式測試(1k次)
ZMC432-V2 網(wǎng)口連接方式測試(1w次)
ZMC432-V2 網(wǎng)口連接方式測試(10w次)
4.PCIE464控制卡通過PCI連接方式的單條指令和多條指令交互時間測試結(jié)果如下圖所示。
PCIE464 PCI連接方式測試(1k次)
PCIE464 PCI連接方式測試(1w次)
PCIE464 PCI連接方式測試(10w次)
5.接下來是對IO狀態(tài)獲取的耗時測試，通過不同的IO狀態(tài)獲取模式（周期上報，單指令獲取1個或多個輸入口狀態(tài)），對比各連接方式下的總耗時，旨在為實(shí)際應(yīng)用場景提供性能參考，提升數(shù)據(jù)獲取效率，確保系統(tǒng)能更高效穩(wěn)定運(yùn)行。
（1）MotionRT750通過網(wǎng)口連接方式使用周期上報功能獲取輸入口狀態(tài)、使用單條指令獲取1個輸入口狀態(tài)和使用單條指令獲取多個輸入口狀態(tài)，三種方式獲取1000個輸入口狀態(tài)的總耗時如下。
（2）ZMC432-V2控制器通過網(wǎng)口連接方式使用周期上報功能獲取輸入口狀態(tài)、使用單條指令獲取1個輸入口狀態(tài)和使用單條指令獲取多個輸入口狀態(tài)，三種方式獲取1000個輸入口狀態(tài)的總耗時如下。
（3）MotionRT750通過LOCAL連接方式時使用單條指令獲取1個輸入口狀態(tài)和單條指令獲取多個輸入口狀態(tài)，兩種方式獲取1000個輸入口狀態(tài)的總耗時如下。
（4）PCIE464控制卡通過PCI連接方式使用單條指令獲取1個輸入口狀態(tài)和單條指令獲取多個輸入口狀態(tài)，兩種方式獲取1000個輸入口狀態(tài)的總耗時如下。
05 分析與結(jié)論
1.對于MotionRT750的LOCAL方式連接、網(wǎng)口方式連接以及PCI方式和控制器網(wǎng)口方式連接時的單條或多條指令交互時間測試，從上面的運(yùn)行效果圖的數(shù)據(jù)顯示來看，可以看出：
當(dāng)進(jìn)行1k、1w次和10w次的單指令交互或多條指令交互的時候，MotionRT750的LOCAL連接方式進(jìn)行單條指令交互所需要的時間（平均2.2us左右）和一次性讀取12個狀態(tài)的多條指令交互所需要的時間（平均3.9us左右），都是要比PCI連接和控制器網(wǎng)口連接的方式更快（PCI單條平均38us左右、多條平均115us左右；網(wǎng)口單條平均169us、多條平均208us左右）。
而MotionRT750的網(wǎng)口連接方式的指令交互時間也是快于控制器網(wǎng)口連接方式的。
2.對于讀取輸入口狀態(tài)指令測試，從運(yùn)行效果圖的顯示結(jié)果來看：
無論是MotionRT750還是控制器，在網(wǎng)口連接下周期上報功能效率最高，避免輪詢引發(fā)的多包數(shù)據(jù)傳輸耗時問題，提升帶寬利用率，總耗時大約僅需0.33ms；
而單指令批量讀取多個輸入口狀態(tài)因減少通信次數(shù)，耗時時間對比讀取單個輸入口降低約96%；
LOCAL和PCI連接時，雖不支持周期上報功能，但單指令對比下，批量讀取多個輸入口狀態(tài)的效率顯著高于讀取單個輸入口。
綜合來看，在實(shí)際應(yīng)用中，選擇哪種數(shù)據(jù)獲取策略取決于具體的應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)特性和性能要求。
例如，如果程序需要快速響應(yīng)單個事件，單條獲取可能更為合適。如果目標(biāo)是最大化數(shù)據(jù)處理速度，多條獲取可能更有益。而對于需要定期維護(hù)數(shù)據(jù)新鮮度的應(yīng)用，周期性獲取是必要的。
總結(jié)
綜上所述，我們可以從測試結(jié)果看出，MotionRT750的LOCAL連接方式展現(xiàn)卓越的實(shí)時性能，指令交互的效率也非常的穩(wěn)定。
當(dāng)測試次數(shù)從1k增加到1w、10w次時，指令交互時間波動不大，在延遲、穩(wěn)定性上全面優(yōu)于PCI和控制器網(wǎng)口的連接，更加適合高精度、高實(shí)時性、高穩(wěn)定性的工業(yè)運(yùn)動控制場景應(yīng)用。
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本次，正運(yùn)動技術(shù)強(qiáng)實(shí)時運(yùn)動控制內(nèi)核MotionRT750(三)：us級高速交互之C#，為智能裝備提速，就分享到這里。
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