特瑞拓软件的实时内核X-Realtime Engine是Windows平台的实时扩展，支持32位和64位系统，具备强大的实时处理能力。它允许将单个处理器独立用作PLC系统、视觉系统或运动控制等，与Windows操作系统完全分离。特别是小于1微秒的高精度的抖动性能，让精密运动控制，超高速PLC和DCS等成为可能。可以定义每个处理器内核在实时任务集群中完成特定的任务，无论是周期性任务还是非周期性任务，其执行频率可高达200Khz。

该实时扩展基于异步X-Realtime技术，它构成了所有库的基础，并为应用程序开发提供了支持。例如：独占网口等硬件资源。X-Realtime Engine能够在Windows环境下无需额外硬件即可运行，既能实现长达10微秒的循环周期的实时多任务处理，还能同时保持极低的抖动。该引擎支持多处理器环境，适用于各种应用程序和驱动程序项目。通过使用特殊的虚拟代码映射技术，开发者可以在常规开发环境中（例如Visual C++）进行工作，硬件资源可以直接从应用程序级别实时访问。

无论是输入输出端口、映射内存、计时器还是中断，所有硬件资源都可以精确地访问，这与依赖驱动程序解决方案的方式更高效直接。在需要高数据传输速率和最小反应时间的控制及传输技术应用领域，实时扩展技术的应用尤为突出。通过结合三种补偿方法，可以实现小于10微秒的抖动，具体效果视系统平台而定。在桌面平台上，即使抖动小于3微秒，也能稳定实现。每个处理器内核都可以独立作为实时任务集群运行。尽管X-Realtime Engine能够处理极低的抖动，但系统层面的额外抖动仍可能影响实时采样操作的精确性。

一、Windows下的以太网实时内核

利用特瑞拓软件实时内核传输库实现了多种传输系统之间的实时通信，包括串行通信、以太网（TCP-IP）以及CANBUS等。所有实时内核均建立在特瑞拓软件的X-Realtime Engine之上。这些内核支持两种实时级别：实时级别1（实时数据收集与缓冲，确保数据不丢失）和实时级别2（实时循环操作）。Windows实时以太网库（支持32位和64位系统）能够实时处理原始以太网帧，实时任务能够被集成至应用程序内部，数据交换通过共享内存区域实现，实时内核仅需简单的无源硬件支持。一个显著优势是，数据的传输和接收调度时间是可调节的。开发实时应用程序时，可采用专有核心接口或标准套接字接口。过滤器管理功能决定了以太网帧（无论是核心接口还是套接字接口）的传输方向，并允许精确选择特定帧。提供的头文件定义了处理核心接口和实时任务所需的所有数据结构，以及各种以太网协议（如TCP、UDP、ARP等）的相关结构。

图1 特瑞拓软件实时内核传输库实现实时通信

二、Windows下EtherCAT主站

采用基于个人计算机的EtherCAT主站软件，配合X-Realtime引擎，无需额外的EtherCAT控制器硬件，因为主控制功能是通过标准以太网适配器直接在个人计算机上实现的。特瑞拓软件的X-Realtime引擎能够将通用以太网卡升级为EtherCAT主站。其核心在于特瑞拓软件的EtherCAT主协议栈以及X-Realtime技术。物理连接则通过市面上常见的INTEL或REALTEK品牌的PCI、PCMCIA或PCIe适配器完成。

该库系统集成了众多高级EtherCAT功能，包括分布式时钟、COE以及状态管理，使得EtherCAT设备能够在无需XML文件支持的情况下运行。通过集成站管理功能，EtherCAT主站能够几乎完全隐式地对设备进行管理和操作，或者可以精确地控制每个独立的功能步骤，如FMMU、SYNCMAN、PDO、STATE等。此外，特瑞拓软件还开发了全面的测试软件ECATVERIFY，该软件使得开发人员能够在无需编程的情况下测试EtherCAT设备并进行参数化设置。开发人员可以通过功能组和状态的交互指导进行操作，所有相关信息均以详细可视化的方式呈现。

三、Windows下ProfiNET主站

基于个人计算机的ProfiNET Master for Windows以及X-Realtime Engine，已消弭了对独立控制器硬件的依赖，因为主控制功能是通过标准以太网适配器直接在个人计算机上实现的。

通过运用ProfiNET库系统，开发者能够创建定制化的应用程序。开发者应具备通过简洁的界面函数对控制项目进行编程的能力，并能够以图形化方式设计其应用程序。与标准化程序相同，开发者必须能够利用库函数实现参数化和逻辑连接。同时，确保所提供的库函数能够应对复杂过程，例如：设备状态的变更或错误处理。ProfiNET协议的管理、错误处理以及设备物流的实现均在所谓的协议栈中完成。隐式规范显著简化了设备物流和参数化过程。

四、Windows下Ethernet/IP主站

基于PC的Ethernet/IP Master Stack for Windows（32位和64位）和X-Realtime Engine消除了对单独控制器硬件的需求，因为主控制是通过标准以太网适配器直接从PC实现的。借助以太网/IP库系统，可以开发（编程）自己的应用程序。

协议栈构建了物理传输层（例如以太网驱动程序）与应用软件之间的桥梁。其宗旨在所有系统中保持一致：以太网/IP项目的开发人员无需关注协议管理，而是专注于处理与连接站点相关的用户数据。隐式规范显著简化了设备的物流和参数配置过程。该软件在Windows环境下运行，能够实时操控以太网/IP模块。

五、Windows下GigE Vision主站

图2 Windows下GigE Vision主站

最初Windows下的实时通信一直面向特定的现场总线系统，但在工业图像处理GigE Vision标准的支持下，这一限制现在被取消了。GigE Vision是工业图像处理的接口标准。它通过使用千兆以太网使工业相机能够轻松连接到现有的网络系统。

GigE Vision标准由四个主要部分构成：GigE视觉控制协议（GVCP），该协议采用UDP协议，明确了设备寻址方式，并规定了在个人计算机与相机之间传输图像及配置数据的通道与机制。GigE视觉流协议（GVSP）则规定了不同类型图像数据的传输方式。UDP协议被用于图像数据的传输。GigE Vision标准还包含了一个可选的数据包重传机制，用以纠正传输过程中的错误。GigE设备发现机制负责在网络上识别摄像头设备。此外，摄像头制造商通常提供一个基于GenICam标准的XML文件，该文件详尽描述了摄像头的特性。

六、EtherCAT, ProfiNET, Sercos III和 Ethernet/IP主站仿真器

图3 X-GO Flex软件系统界面

X-GO Flex Windows软件能够实现对现场总线设备（包括Ether CAT、ProfiNET、Ethernet/IP和SERCOS III）的实时控制，且无需借助外部控制器硬件。该软件支持超过70种标准以太网适配器，并以适用于Windows平台的X-Realtime Cluster Engine（支持32位和64位系统）为基础。此外，X-GO Flex软件允许用户采用自适应PLC语言对控制器进行编程，并提供附加的诊断服务。用户得以集中精力于用户数据的逻辑处理，无需顾虑与协议相关的具体细节。X-GO Flex软件适用于IO设备及驱动器控制器，因此在服务、调试、诊断和系统控制方面表现出特别的优势。

七、特瑞拓软件通用运动控制平台

特瑞拓软件在Windows下的通用运动控制平台就是基于实时内核X-Realtime Engine实现的。该通用运动控制平台具有5轴机床所需要的全部运动控制功能，所能控制伺服电机的数量，I/O数量和多通道数量仅仅取决于工控机的算力。基于该实时内核特瑞拓软件的通用运动控制平台可以连接不同类型的I/O模块及与一些特定的输入信号构成闭环控制和调节功能。它不仅能在Windows下，Linus和安卓平台上运行，还能在国产操作系统上平稳高效运行。该运动控制平台借助时间内核在Windows下控制伺服电机时其位置环PID调节周期通常是1ms，但最高可达0.025ms。基于该实时内核把视觉传感器与精密运动控制结合起来正被应用到越来越多的行业领域。