EtherCAT是一項(xiàng)高性能、低成本、應(yīng)用簡(jiǎn)單、拓?fù)潇`活且開源的確定性以太網(wǎng)技術(shù)，其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使得EtherCAT在半導(dǎo)體制造、機(jī)器控制、測(cè)量設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

在進(jìn)行EtherCAT主從通訊測(cè)試時(shí)，比較容易在DC配置出現(xiàn)錯(cuò)誤，特別是使用到從站DC模式時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)代碼為0x1A的“同步錯(cuò)誤”，有時(shí)即使沒(méi)報(bào)錯(cuò)誤，伺服從站運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)電機(jī)軸的抖動(dòng)，這是出于什么原因呢？本文將以虹科EtherCAT開發(fā)方案和三洋伺服測(cè)試舉例，通過(guò)采集SYNC0與SM2信號(hào)之間相位關(guān)系波形圖，做出診斷結(jié)論。

在測(cè)試前，需要認(rèn)識(shí)兩個(gè)概念：從站同步模式、同步錯(cuò)誤

從站同步模式

簡(jiǎn)單理解就是從站以某個(gè)信號(hào)作為同步事件（中斷信號(hào)）來(lái)更新數(shù)據(jù)，EtherCAT支持以下各種同步模式，這里以常用的1,2,3,4舉例說(shuō)明。

1. Free Run

2. Synchronous to SM2/3 (with Shift)

3. DC Mode 1 (Sync0 Event)

4. DC Mode 1 (Sync0 Event with Shift)

5. DC Mode 2 (Sync0, Sync1, with Shift)

6. DC Mode 3 (SM2 Event, Sync0)

7. DC Mode 4 (SM2 Event, Sync0, Sync1)

8. DC Mode with subordinated cycles

同步錯(cuò)誤

在應(yīng)用層，每個(gè)從站實(shí)時(shí)監(jiān)視從ESC收到的同步SYNC信號(hào)。假如檢測(cè)到同步錯(cuò)誤，從站會(huì)進(jìn)入safe-op狀態(tài)并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的應(yīng)用層狀態(tài)碼，主站可以通過(guò)非周期命令讀取這一狀態(tài)碼。

可能引起同步錯(cuò)誤的原因

1

主站周期時(shí)間/同步信號(hào)的錯(cuò)誤配置

2

不再收到ESC發(fā)送的SYNC信號(hào)

3

主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)存在較大的抖動(dòng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀在從站收到SYNC信號(hào)之后才到達(dá)從站

所以必須嚴(yán)格保證SYNC0必須在SM2信號(hào)之后。

概念解釋

Part.1

COE下0x1C32對(duì)象字典對(duì)應(yīng)的幾個(gè)概念

其中也標(biāo)注了數(shù)據(jù)從SM拷貝到從站MCU內(nèi)存的時(shí)間和硬件處理延時(shí)時(shí)間分別為62.5us和30us。

Part.2

FreeRUN模式

自由運(yùn)行模式通過(guò)應(yīng)用程序控制器的本地計(jì)時(shí)器中斷啟動(dòng)，本地周期從通信周期或主站周期獨(dú)立出來(lái)單獨(dú)運(yùn)行。

Part.3

SM2事件

由于從站的處理與SM2事件周期相對(duì)應(yīng),因此從站的處理保持與SM2事件同步?運(yùn)行時(shí)使用本地周期計(jì)時(shí)間直到收到SM2事件?

Part.4

DC模式

SYNC0事件收信后也開始從站的本地周期? 在下個(gè)SYNC0中斷發(fā)生前,過(guò)程數(shù)據(jù)幀必須被從站完全接收

開始測(cè)試

測(cè)試說(shuō)明：主站周期1ms，分別測(cè)試三洋伺服的SYNC0引腳和SM2中斷引腳的信號(hào)，綠色信號(hào)為SYNC0，黃色信號(hào)為SM2

測(cè)試一

Sync shift time：0μs， Shift time：0μs，不設(shè)置傳播延時(shí)補(bǔ)償，不設(shè)置SYNC0啟動(dòng)延時(shí)

測(cè)試結(jié)果：示波器測(cè)試IRQ信號(hào)與SYNC0的信號(hào)時(shí)間差基本上為11μs

測(cè)試結(jié)果：這時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常的同步錯(cuò)誤

測(cè)試二

Sync shift time：0μs， Shift time：250μs 不設(shè)置傳播延時(shí)補(bǔ)償，設(shè)置SYNC0延時(shí)250us啟動(dòng)

測(cè)試結(jié)果：IRQ與Sync0之間的時(shí)間差為228--238μs左右，而且SYNC0明顯在SM2之后，正常

測(cè)試三

Sync shift time：60μs，Shift time：250μs，設(shè)置傳播延時(shí)補(bǔ)償60us（補(bǔ)償從站響應(yīng)時(shí)間），設(shè)置SYNC0延時(shí)250us啟動(dòng)

測(cè)試結(jié)果：IRQ與Sync0之間的時(shí)間差為282--300μs左右，相對(duì)測(cè)試二，往后延時(shí)60us左右，正常；

▎總結(jié)

[1] 保證SYNC0信號(hào)在SM2信號(hào)之后[2] 主站的抖動(dòng)（SM2抖動(dòng)）會(huì)導(dǎo)致從站伺服的抖動(dòng)，一般如果主站max circletimejitter大于周期的20%-30%，會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題[3] 通過(guò)設(shè)置shift time（SYNC0延時(shí)啟動(dòng)）時(shí)間可以改變SM2與SYNC0的間隔時(shí)間，給從站進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝留出更多的時(shí)間，保證數(shù)據(jù)全部更新[4] 每個(gè)廠家的伺服，shift time的設(shè)置大小不同，需咨詢硬件廠商，一般是周期的四分之一，或者以自己實(shí)際測(cè)試為主，只要保證可以完整更新數(shù)據(jù)，不會(huì)出現(xiàn)來(lái)不及更新數(shù)據(jù)即可