Rust实时以太网通信库autd3-link-soem的使用，实现高性能SOEM协议集成与设备控制

autd3-link-soem简介

autd3-link-soem是一个提供基于SOEM的以太网通信链接的Rust库。SOEM是一个开源的EtherCAT主站协议栈，具有GPLv2许可证（带有例外条款）。

注意事项

SOEM采用GPLv2许可证并带有例外条款，具体细节请参考SOEM的许可证文件。

作者

Shun Suzuki, 2022-2025

安装

在项目目录中运行以下Cargo命令：

cargo add autd3-link-soem

或者在Cargo.toml中添加以下行：

autd3-link-soem = "35.0.1"

使用示例

以下是一个使用autd3-link-soem库实现高性能SOEM协议集成与设备控制的完整示例：

use autd3_link_soem::SOEM;
use autd3_core::link::Link;
use std::time::Duration;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 创建SOEM链接
    let mut soem = SOEM::new();
    
    // 设置网络接口名称
    soem.set_ifname("eth0")?;
    
    // 设置同步模式周期(单位:纳秒)
    soem.set_sync0_cycle(1000000)?; // 1ms
    
    // 设置SOEM状态检查间隔
    soem.set_state_check_interval(Duration::from_millis(100))?;
    
    // 打开链接
    soem.open()?;
    
    // 在这里添加设备控制逻辑
    // 例如:
    // - 扫描连接的从站设备
    // - 配置PDO映射
    // - 设置周期性数据交换
    // - 实现实时控制循环
    
    // 关闭链接
    soem.close()?;
    
    Ok(())
}

更完整的设备控制示例

use autd3_link_soem::{SOEM, Slave};
use autd3_core::link::Link;
use std::time::{Duration, Instant};

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 初始化SOEM链接
    let mut soem = SOEM::new();
    soem.set_ifname("eth0")?;
    soem.set_sync0_cycle(1000000)?; // 1ms同步周期
    
    // 打开链接
    soem.open()?;
    
    // 获取所有从站设备
    let slaves = soem.slaves();
    println!("发现 {} 个从站设备", slaves.len());
    
    // 配置每个从站
    for (i, slave) in slaves.iter().enumerate() {
        println!("配置从站 {}: {}", i, slave.name());
        // 在这里添加从站配置逻辑
        // 例如:配置PDO映射、设置操作模式等
    }
    
    // 进入运行状态
    soem.start()?;
    
    // 实时控制循环
    let start_time = Instant::now();
    let mut cycle_count = 0;
    
    while cycle_count < 1000 { // 运行1000个周期
        // 等待下一个周期
        soem.wait_cycle()?;
        
        // 读取输入数据
        for slave in slaves.iter() {
            let input_data = slave.input_data();
            // 处理输入数据...
        }
        
        // 准备输出数据
        for slave in slaves.iter_mut() {
            let output_data = slave.output_data_mut();
            // 设置输出数据...
            // 例如: output_data[0] = cycle_count as u8;
        }
        
        // 发送输出数据
        soem.send()?;
        
        cycle_count += 1;
    }
    
    // 停止并关闭链接
    soem.stop()?;
    soem.close()?;
    
    Ok(())
}

完整设备控制示例

下面是一个更完整的设备控制示例，展示了如何实现基本的EtherCAT主站功能：

use autd3_link_soem::{SOEM, Slave, SlaveState};
use autd3_core::link::Link;
use std::time::{Duration, Instant};

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 初始化SOEM链接
    let mut soem = SOEM::new();
    
    // 配置网络接口和同步周期
    soem.set_ifname("eth0")?;
    soem.set_sync0_cycle(1_000_000)?; // 1ms同步周期
    soem.set_state_check_interval(Duration::from_millis(100))?;
    
    // 打开链接
    soem.open()?;
    
    // 获取从站列表
    let slaves = soem.slaves();
    println!("检测到 {} 个EtherCAT从站设备", slaves.len());
    
    // 配置每个从站
    for (i, slave) in slaves.iter().enumerate() {
        println!("从站 {}: {}", i, slave.name());
        println!("  Vendor ID: 0x{:x}", slave.vendor_id());
        println!("  Product Code: 0x{:x}", slave.product_code());
        
        // 检查从站状态
        if slave.state() != SlaveState::Operational {
            println!("从站 {} 未进入操作状态", i);
        }
        
        // 在这里可以添加更多从站配置逻辑
    }
    
    // 启动EtherCAT通信
    soem.start()?;
    
    // 实时控制循环
    let mut cycle_count = 0;
    let start_time = Instant::now();
    
    while cycle_count < 1000 { // 运行1000个周期
        // 等待下一个通信周期
        soem.wait_cycle()?;
        
        // 读取输入数据
        for (i, slave) in slaves.iter().enumerate() {
            let input_data = slave.input_data();
            // 处理输入数据...
            println!("从站 {} 输入数据: {:?}", i, input_data);
        }
        
        // 准备输出数据
        for (i, slave) in slaves.iter_mut().enumerate() {
            let output_data = slave.output_data_mut();
            // 设置输出数据 - 简单示例: 发送周期计数
            if output_data.len() > 0 {
                output_data[0] = cycle_count as u8;
            }
            println!("从站 {} 输出数据: {:?}", i, output_data);
        }
        
        // 发送输出数据
        soem.send()?;
        
        cycle_count += 1;
    }
    
    // 计算并显示性能统计
    let elapsed = start_time.elapsed();
    println!("完成 {} 个周期, 耗时 {:?}", cycle_count, elapsed);
    println!("平均周期时间: {:?} us", elapsed.as_micros() / cycle_count as u128);
    
    // 停止并关闭链接
    soem.stop()?;
    soem.close()?;
    
    Ok(())
}

性能优化建议

1. 根据网络延迟调整同步周期时间
2. 使用适当的PDO映射减少通信数据量
3. 在实时循环中避免内存分配
4. 考虑使用实时操作系统以获得更稳定的周期时间

这个库提供了高性能的SOEM协议集成，可用于实现精确的工业设备实时控制。