VSOA Server 端 SylixOS 开发

更新时间：
2024-04-26
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VSOA Server 端 SylixOS 开发

本节主要介绍 VSOA Server 端如何使用 SylixOS 开发环境进行开发。

前提条件

必须先按照 SylixOS EtherCAT 开发 进行操作完成 Server 端功能代码，再结合后续的操作步骤将功能代码加入 VSOA 微服务框架，实现 VSOA Server 端周期性发布电机数据功能。

操作步骤

步骤 1：创建 VSOA 应用工程

  1. 选择 File > New > SylixOS App，新建 VSOA 应用工程。

  2. 在 App 创建界面的 Project name 框中输入工程名，如 app_igh_user_vsoa，单击 Next，进入工程配置界面。

  3. 单击 Workspace 选择 App 工程依赖的 SylixOS ECS Base 工程，单击 Finish。

  4. 完成 App 工程创建后，参考“SylixOS EtherCAT 开发”中 步骤 5 添加代码，将 libigh 文件夹复制到app_igh_user_vsoa 工程中，将 struct.h 复制到 app_igh_user_vsoa 工程 src 文件夹下，清空 app_igh_user_vsoa.cpp 文件内容，并把 app_igh_user.c 的代码全部复制到 app_igh_user_user_vsoa.cpp 文件中。

  5. 添加 IgH 依赖头文件。参考“SylixOS EtherCAT 开发”中 步骤 4 的操作 1 和 2，添加工程依赖的 IgH 功能头文件路径。

  6. 添加 VSOA 依赖头文件。单击 Workspace，在弹框中选择 cloudnative_sdk 工程中 VSOA 相关的头文件路径。

  7. 添加 yyjson 依赖头文件。单击 Workspace，在弹框中选择 cloudnative_sdk 工程中 yyjson 相关的头文件路径。

  8. 添加 IgH 依赖库文件。参考“SylixOS EtherCAT 开发”中 步骤 4 的操作 3 和 4，添加 libIgh.a、libecatdc.a 库依赖，并配置路径。

  9. 添加 VSOA 依赖库文件。单击 Workspace，弹框中选择 cloudnative_sdk 工程中的 libvsoa-server.so 进行添加。

  10. 添加 yyjson 依赖库文件。单击 Workspace，弹框中选择 cloudnative_sdk 工程中的 libvsoa-json.so 进行添加。

步骤 2：编写组包解包代码

  1. 为规范电机数据的发布，VSOA Server 端发布电机数据采用 json 格式，VSOA Server 端发布电机数据的格式如下。

    Server address：

    • IP: 192.168.1.253
    • port: 6001

    获取数据方式：

    VSOA Server 周期性发布 url 为 “/state” 的数据，订阅该 url 的 VSOA Client 从而可以获取对应的电机数据信息。

    json 格式定义：

    • 参数说明

      字段类型说明
      timenumber数据发布时间（UTC）
      namestring设备名称
      dataobject数据对象

    • data 字段说明

      字段类型说明
      runboolean操作电机启停，true 为启动，false 为停止
      rotateSpeednumber电机转速

    json 数据包示例：

    {
    "time": 1679905529,
    "name": "device",
    "data": {
        "run": true,
        "rotateSpeed": 10
    }
}

  2. VSOA Server 提供一个控制伺服电机的启动与停止的 RPC 接口，数据格式如下。

    设置数据方式：

    VSOA Server 提供 url 为 “/control” 的 RPC SET 方法，订阅该 url 的 VSOA Client 可以通过调用该 url 的 RPC SET 方法，从而可以控制伺服电机的启动与停止。

    json 格式定义：

    字段类型是否必填说明
    runboolean是操作电机启停，true 为启动，false 为停止

    json 数据包示例：

    {
    "run": true
}

    • 接口返回成功

      {
    "state": "ok"   
}

    • 接口返回失败

      {
    "state": "faild",
    "errorMessage": "这是一个错误提示"
}

  3. 在 app_igh_user_vsoa 工程的 src 文件夹目录下，添加 packet_json.h 文件。文件的内容提供 json 数据组包、解包接口 API，代码如下。

    #ifndef SRC_PACKET_JSON_H_
#define SRC_PACKET_JSON_H_

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>

typedef struct {
    char     motor_name[64];
    bool     run_flag;
    int32_t  motor_speed;
}ethercat_motor_data_t;

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif

bool   ethercat_motor_control_parse (const char  *str, size_t  len, bool  *run_flag);
char  *ethercat_motor_data_json_stringify (ethercat_motor_data_t  motor_data);
void   json_stringify_free (char  *str);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

    • ethercat_motor_data_t 结构体说明

      typedef struct {
    char     motor_name[64];          
    bool     run_flag;                
    int32_t  motor_speed;             
}ethercat_motor_data_t;

    • API 接口说明

      API 接口名称说明
      bool ethercat_motor_control_parse (const char *str, size_t len, bool *run_flag);control RPC json 数据包解包接口。
      char *ethercat_motor_data_json_stringify (ethercat_motor_data_t motor_data);电机数据发布 json 数据包组包接口。
      void json_stringify_free (char *str);电机数据发布 json 数据包组包接口。

  4. 在 app_igh_user_vsoa 工程的 src 文件夹目录下，添加 packet_json.cpp 文件。文件的内容提供 json 数据组包、解包接口实现，代码如下。

    #include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <time.h>
#include "packet_json.h"
#include "yyjson.h"

bool  ethercat_motor_control_parse (const char  *str, size_t  len, bool  *run_flag)
{
    yyjson_val  *object = NULL;

    if ((NULL == str) ||
        (0    == len) ||
        (NULL == run_flag)) {

        return  (false);
    }

    yyjson_doc  *doc = yyjson_read(str, len, 0);
    if (NULL == doc) {
        return  (false);
    }

    yyjson_val  *root = yyjson_doc_get_root(doc);
    if (NULL == root) {
        goto ethercat_motor_conctrl_parse_error;
    }

    object = yyjson_obj_get(root, "run");

    if (NULL == object) {
        goto ethercat_motor_conctrl_parse_error;
    }

    *run_flag = yyjson_get_bool(object);
    
    yyjson_doc_free(doc);

    return  (true);

ethercat_motor_conctrl_parse_error:
    yyjson_doc_free(doc);

    return  (false);
}

char  *ethercat_motor_data_json_stringify (ethercat_motor_data_t  motor_data)
{
    char            *string = NULL;
    yyjson_mut_doc  *doc    = yyjson_mut_doc_new(NULL);
    yyjson_mut_val  *root   = yyjson_mut_obj(doc);
    yyjson_mut_doc_set_root(doc, root);

    /*
     *  get time
     */
    time_t  unix_time = time(NULL);
    yyjson_mut_obj_add_int(doc, root, "time", unix_time);
    yyjson_mut_obj_add_str(doc, root, "name", motor_data.motor_name);

    yyjson_mut_val *data = yyjson_mut_obj(doc);
    if (!data) {
        goto ethercat_motor_data_json_stringify_error;
    }
    yyjson_mut_obj_add(data, yyjson_mut_str(doc, "run"), yyjson_mut_bool(doc, motor_data.run_flag));
    yyjson_mut_obj_add(data, yyjson_mut_str(doc, "rotateSpeed"), yyjson_mut_int(doc, motor_data.motor_speed));

    yyjson_mut_obj_add(root, yyjson_mut_str(doc, "data"), data);
    string = yyjson_mut_write(doc, 0, NULL);
    yyjson_mut_doc_free(doc);

    return  (string);

ethercat_motor_data_json_stringify_error:
    yyjson_mut_doc_free(doc);
    return  (NULL);
}

void  json_stringify_free (char  *str)
{
    if (str) {
        free(str);
    }
}

步骤 3：编写 VSOA 代码

  1. 在 app_igh_user_vsoa 工程的 src 文件夹目录下，添加 user_vsoa_server.h 文件。文件的内容为 VSOA Server 封装的 API，代码如下。

    #ifndef SRC_USER_VSOA_SERVER_H_
#define SRC_USER_VSOA_SERVER_H_

#include <stdint.h>
#include "vsoa_server.h"
#include "vsoa_platform.h"


#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif

struct user_vsoa_server_t;

struct user_vsoa_server_t  *create_user_vsoa_server (const char  *name,
                                                     const char  *passwd,
                                                     uint16_t     port);
int  user_vsoa_server_add_rpc (struct user_vsoa_server_t  *server,
                               const char                 *url,
                               vsoa_server_cmd_func_t      callback,
                               void                       *arg);
int  user_vsoa_server_publish_msg (struct user_vsoa_server_t  *server,
                                   const char                 *url,
                                   char                       *param,
                                   uint16_t                    param_len,
                                   char                       *data,
                                   uint16_t                    data_len);
int  user_vsoa_server_start (struct user_vsoa_server_t  *server);
int  user_vsoa_server_stop (struct user_vsoa_server_t  *server);
int  user_vsoa_server_destroy (struct user_vsoa_server_t  *server);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

    • API 接口说明

      函数 API功能注解
      struct user_vsoa_server_t *create_user_vsoa_server (const char *name, const char *passwd, uint16_t port);创建一个 VSOA Server。
      int user_vsoa_server_add_rpc (struct user_vsoa_server_t *server, const char *url, vsoa_server_cmd_func_t callback, void *arg);向 VSOA Sever 注册 RPC 方法。
      int user_vsoa_server_start (struct user_vsoa_server_t *server);启动 VSOA Server。
      int user_vsoa_server_stop (struct user_vsoa_server_t *server);停止 VSOA Server。
      int user_vsoa_server_destroy (struct user_vsoa_server_t *server);销毁 VSOA Server。

  2. 在 app_igh_user_vsoa 工程的 src 文件夹目录下，添加 user_vsoa_server.cpp 文件，文件的内容为 VSOA Server 封装 API 的实现，代码如下。

    #include <vector>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include "user_vsoa_server.h"

#define  COUNT_ARRY(a)                       (sizeof(a)/sizeof(a[0]))

struct user_vsoa_server_t{
    vsoa_server_t   *vsoa_server;     
    char             passwd[16];      
    char             name[128];       
    uint16_t         port;            

    pthread_t        pthread_id;      
    uint8_t          thread_run;     
    pthread_mutex_t  mutex;           
};

/*
 * Command '/echo' routine
 */
static void  command_echo (void  *arg, vsoa_server_t  *server, vsoa_cli_id_t  cid,
                           vsoa_header_t  *vsoa_hdr, vsoa_url_t  *url, vsoa_payload_t  *payload)
{
    uint32_t seqno = vsoa_parser_get_seqno(vsoa_hdr);

    vsoa_server_cli_reply(server, cid, 0, seqno, 0, payload);
}

static void  user_vsoa_server_set_thread_run(struct user_vsoa_server_t  *server, uint8_t  value)
{

    pthread_mutex_lock(&server->mutex);
    server->thread_run = (value == 0) ? 0 : 1;
    pthread_mutex_unlock(&server->mutex);
}

static void  *user_vsoa_server_poll_thread (void  *arg)
{
    struct user_vsoa_server_t  *server = (struct user_vsoa_server_t *)arg;

    if (!server->vsoa_server) {
        return  (NULL);
    }

    char  name[16] = {0};
    sprintf(name, "vsoa_%*.s", 10, server->name);
    pthread_setname_np(pthread_self(), name);

    int              cnt, max_fd;
    fd_set           fds;
    struct timespec  timeout = { 1, 0 };

    user_vsoa_server_set_thread_run(server, 1);
    while (server->thread_run) {
        FD_ZERO(&fds);
        max_fd = vsoa_server_fds(server->vsoa_server, &fds);

        cnt = pselect(max_fd + 1, &fds, NULL, NULL, &timeout, NULL);
        if (cnt > 0) {
            vsoa_server_input_fds(server->vsoa_server, &fds);
        }
    }
    user_vsoa_server_set_thread_run(server, 0);

    return  (NULL);
}


struct user_vsoa_server_t  *create_user_vsoa_server (const char  *name,
                                                     const char  *passwd,
                                                     uint16_t     port)
{
    struct user_vsoa_server_t  *server;

    server = (struct user_vsoa_server_t  *)malloc(sizeof(struct user_vsoa_server_t));
    if (NULL == server) {
        return  (NULL);
    }

    server->vsoa_server = NULL;
    server->pthread_id  = 0;
    server->port        = 0;
    server->thread_run  = 0;
    memset(server->name, 0, sizeof(server->name));
    memset(server->passwd, 0, sizeof(server->passwd));
    memset(server->name, 0, sizeof(server->name));

    strcpy(server->name, name);
    strncpy(server->passwd, passwd, COUNT_ARRY(server->passwd) - 1);
    server->port = port;
    pthread_mutex_init(&server->mutex, NULL);

    char  vsoa_name[512] = {0};
    strcpy(server->name, name);
    snprintf(vsoa_name,
            sizeof(vsoa_name),
            "{\"name\":\"%s server\"}",
            (name == NULL) ? "vsoa" : name);
    server->vsoa_server = vsoa_server_create(vsoa_name);
    if (!server->vsoa_server) {
        printf("create vsoa server:%s fail\r\n", server->name);
        goto create_err;
    }

    if (strlen(server->passwd)) {
        vsoa_server_passwd(server->vsoa_server, server->passwd);
    }

    vsoa_url_t  url;

    url.url     = (char *)"/echo";
    url.url_len = strlen(url.url);
    vsoa_server_add_listener(server->vsoa_server, &url, command_echo, NULL);

    return  (server);

create_err:
    if (server) {
        if (server->vsoa_server) {
            vsoa_server_close(server->vsoa_server);
        }
        free(server);
    }
    return  (NULL);
}

int  user_vsoa_server_add_rpc (struct user_vsoa_server_t   *server,
                               const char                  *url,
                               vsoa_server_cmd_func_t       callback,
                               void                        *arg)
{
    int  ret;

    if ((NULL == url) ||
        (NULL == callback) ||
        (NULL == server) ||
        (NULL == server->vsoa_server) ||
        (0 != server->thread_run)) {
        return  (-1);
    }

    vsoa_url_t  rpc_url;

    rpc_url.url     = (char *)url;
    rpc_url.url_len = strlen(rpc_url.url);

    ret = vsoa_server_add_listener(server->vsoa_server, &rpc_url, callback, arg);

    return  (ret);
}

int  user_vsoa_server_publish_msg (struct user_vsoa_server_t  *server,
                                   const char                 *url,
                                   char                       *param,
                                   uint16_t                    param_len,
                                   char                       *data,
                                   uint16_t                    data_len)
{
    int  ret;

    if ((NULL == url) ||
        (NULL == server) ||
        (NULL == server->vsoa_server) ||
        (0 == server->thread_run)) {
        return  (-1);
    }

    vsoa_url_t      l_url;

    l_url.url     = (char *)url;
    l_url.url_len = strlen(l_url.url);

    vsoa_payload_t  payload;

    payload.data      = data;
    payload.data_len  = data_len;
    payload.param     = param;
    payload.param_len = param_len;

    ret = vsoa_server_publish(server->vsoa_server, &l_url, &payload);

    return  (ret);
}

int  user_vsoa_server_start (struct user_vsoa_server_t  *server)
{
    if ((NULL == server) ||
        (NULL == server->vsoa_server) ||
        (0 != server->thread_run)) {
        return  (-1);
    }

    user_vsoa_server_set_thread_run(server, 0);

    struct sockaddr_in  addr;

    bzero(&addr, sizeof(struct sockaddr_in));
    addr.sin_family      = AF_INET;
    addr.sin_port        = htons(server->port);
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    if (!vsoa_server_start(server->vsoa_server,
                            (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in))) {
        fprintf(stderr, "Can not start VSOA server!\n");
        return  (-1);
    }

    /*
     * Create thread
     */
    pthread_create(&server->pthread_id, NULL, user_vsoa_server_poll_thread, server);

    return  (0);
}

int  user_vsoa_server_stop (struct user_vsoa_server_t  *server)
{
    if ((NULL == server) ||
        (NULL == server->vsoa_server) ||
        (1 != server->thread_run)) {
        return  (0);
    }

    user_vsoa_server_set_thread_run(server, 0);
    pthread_join(server->pthread_id, NULL);

    return  (0);
}

int  user_vsoa_server_destroy (struct user_vsoa_server_t  *server)
{
    if ((NULL == server) ||
        (NULL == server->vsoa_server) ||
        (1 != server->thread_run)) {
        goto destroy_exit;
    }

    user_vsoa_server_set_thread_run(server, 0);
    pthread_join(server->pthread_id, NULL);

destroy_exit:
    if (server->vsoa_server) {
        vsoa_server_close(server->vsoa_server);
    }

    if (server) {
        free(server);
    }

    return  (0);
}

  3. 在 app_igh_user_vsoa.cpp 文件中添加头文件 user_vsoa_server.h 和 packet_json.h。

    #include "user_vsoa_server.h"
#include "packet_json.h"

  4. 在 app_igh_user_vsoa.cpp 文件中，完成创建 EtherCAT 的实时任务后，创建 VSOA Server 实例。

    /*
 *  create vsoa server
 */
struct user_vsoa_server_t  *server = create_user_vsoa_server("ethercat_vsoa", "123456", 6001);

  5. 在 app_igh_user_vsoa.cpp 文件中，完成创建 VSOA Server 实例后，注册 VSOA Server RPC control 回调处理函数。

    static void control (void  *arg, vsoa_server_t  *server, vsoa_cli_id_t  id,
                     vsoa_header_t  *vsoa_hdr, vsoa_url_t  *url, vsoa_payload_t  *payload)
{

    uint32_t seqno = vsoa_parser_get_seqno(vsoa_hdr);

    bool             runFlag = false;
    vsoa_payload_t   sendPload;
    
    /*
     *  when motor not reset done,
     *  not allowed to conctrol motor
     */
    if (!bResetDone) {
        sendPload.data      = NULL;
        sendPload.data_len  = 0;
        sendPload.param     = (char *)"{\"state\":\"failed\",\"errorMessage\":\"motor in resetting, please try again wait minute.\"}";
        sendPload.param_len = strlen(sendPload.param);

        vsoa_server_cli_reply(server, id, 0, seqno, 0, &sendPload);

        return ;
    }

    /*
     *  conctrol motor run or stop
     */
    if (ethercat_motor_control_parse (payload->param, payload->param_len, &runFlag)) {
        if (true == runFlag) {
            uiDirection = 0;

        } else {
            if (2 != uiDirection) {
                uiDirection = 2;
            }
        }
        sendPload.data     = NULL;
        sendPload.data_len = 0;
        sendPload.param    = (char *)"{\"state\":\"ok\"}";

    } else {
        sendPload.data     = NULL;
        sendPload.data_len = 0;
        sendPload.param    = (char *)"{\"state\":\"failed\",\"errorMessage\":\"this is a error\"}";
    }

    sendPload.param_len = strlen(sendPload.param);

    vsoa_server_cli_reply(server, id, 0, seqno, 0, &sendPload);
}

    /*
 *  register rpc callback
 */
user_vsoa_server_add_rpc (server, "/control", control, NULL);

  6. 在 app_igh_user_vsoa.cpp 文件中，完成 VSOA Server 实例创建以及 VSOA Server RPC 注册后，启动 VSOA Server。

    user_vsoa_server_start(server);

  7. 在 app_igh_user_vsoa.cpp 文件中，完成 VSOA Server 启动后，VSOA Server 周期发布电机数据。

    while (run)
{
    usleep(1000 * 1000);

    /*
     *  wait motor reset done
     */
    if (!bResetDone) {
        continue ;
    }

    /*
     *  print process status
     */
    volatile tTxPDO  *data        = &driverData[0];
    char              param[1024] = {0};

    sprintf(param, "status_word:%x mode:%x actual_pos:%d spee:%d error_code:%x actual_torque:%d\r\n",
            data->status_word,
            data->display_mode,
            data->actual_pos,
            data->actual_speed,
            data->error_code,
            data->actual_torque);
    printf(param);

    ethercat_motor_data_t   motorData = {0};
    ec_slave_info_t         slave_info;

    ecrt_master_get_slave(master, 0, &slave_info );
    strcpy(motorData.motor_name, slave_info.name);
    motorData.motor_speed = data->actual_speed;
    motorData.run_flag    = (0 == uiDirection) ? true : false;

    char  *pstr = ethercat_motor_data_json_stringify(motorData);
    
    user_vsoa_server_publish_msg(server,
                                "/state",
                                pstr,
                                strlen(pstr),
                                NULL,
                                0);
    json_stringify_free(pstr);
}
ecrt_master_deactivate(master);
user_vsoa_server_stop(server);
user_vsoa_server_destroy(server);

return 0;

  8. 完整 app_igh_user_vsoa.cpp 请参考 app_igh_user_vsoa 工程示例open in new window。

  9. app_igh_user_vsoa 工程结构。

步骤 4：部署工程环境

  1. 将 app_igh_user_vsoa 工程部署到 IGC1503 控制器“/apps/app_igh_user_vsoa”目录，配置上传路径如下所示。

  2. 右键 app_igh_user_vsoa 工程进行上传部署。

  3. 参考 “SylixOS EtherCAT 开发”中 步骤 6 完成主站 ec_master.ko 以及 rt_netcard.ko 部署。

步骤 5：查看运行效果

  1. 参考“快速体验 > SylixOS 数据采集 > 部署应用”中 步骤 3，通过 Telnet 登录到 IGC1503 控制器。

                              [[                          (R)
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          [[    KERNEL: LongWing(C) 2.5.3
       [[[[   COPYRIGHT ACOINFO Co. Ltd. 2006 - 2023

SylixOS license: Commercial & GPL.
SylixOS kernel version: 2.5.3 Code name: Enterprise
SylixOS ecs version: 2.5.4

CPU     : Allwinner T3 (Quad-core ARM Cortex-A7 1.2GHz VFPv4)
CACHE   : 64KBytes(D-32K/I-32K) L1-Cache per core, 512KBytes L2-Cache
PACKET  : IGC1503-1 ALLWINNER T3 Packet
ROM SIZE: 0x00400000 Bytes (0x00000000 - 0x003fffff)
RAM SIZE: 0x3ff00000 Bytes (0x40100000 - 0x7fffffff)
BSP     : BSP Version 1.1.5 (Release) (Build Feb 22 2023 10:05:54) 
[root@sylixos:/root]#

  2. 参考 “SylixOS EtherCAT 开发”中 步骤 7 配置完成网卡配置。

  3. 参考 “SylixOS EtherCAT 开发”中 步骤 8 加载 Igh EtherCAT 驱动。

    说明：

    insmod ec_master.ko 加载驱动时，因为板卡硬件差异情况，终端打印的信息或许会有些许差异。

    [root@sylixos:/]# insmod /lib/modules/ec_master.ko
use MAC addr: 02:81:01:6e:98:96
module /lib/modules/ec_master.ko register ok, handle: 0x43ea0d10
[root@sylixos:/]# insmod /lib/modules/rt_netcard.ko
use Dev: gmac EtherCAT port.
module /lib/modules/rt_netcard.ko register ok, handle: 0x4400f050

  4. 进入 /apps/app_igh_user_vsoa 目录后，执行 app_igh_user_vsoa 程序。

    [root@sylixos:/apps/app_igh_user_vsoa]# ls
app_igh_user_vsoa
[root@sylixos:/apps/app_igh_user_vsoa]# ./app_igh_user_vsoa
Bus scan successful - 1 slaves.
slave[0]-- vendor_id:0x100000, product_code:0xc010d  
EtherCAT WARNING 0: 2 datagrams UNMATCHED!
Activating master succes!
Cycle Thread Started.
dc ref time 627360758452 
start run! Move step 30000
1 slave(s).
AL states: 0x02.
Link is up.
First master diff: 26845.
AL states: 0x01.
AL states: 0x02.
Domain1_output: WC 1.
Domain1_output: State 2.
AL states: 0x04.
Domain1_input: WC 1.
Domain1_input: State 2.
AL states: 0x08.
reset done !
status_word:1637 mode:8 actual_pos:693321 actual_speed:1536000 error_code:0 actual_torque:16
status_word:1637 mode:8 actual_pos:2108198 actual_speed:1216000 error_code:0 actual_torque:16
status_word:1637 mode:8 actual_pos:3523610 actual_speed:1408000 error_code:0 actual_torque:17
status_word:1637 mode:8 actual_pos:4939358 actual_speed:1280000 error_code:0 actual_torque:14
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