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

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

在測試前，需要認(rèn)識兩個(gè)概念：從站同步模式、同步錯誤

從站同步模式

簡單理解就是從站以某個(gè)信號作為同步事件（中斷信號）來更新數(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。假如檢測到同步錯誤，從站會進(jìn)入safe-op狀態(tài)并產(chǎn)生對應(yīng)的應(yīng)用層狀態(tài)碼，主站可以通過非周期命令讀取這一狀態(tài)碼。

可能引起同步錯誤的原因

1

主站周期時(shí)間/同步信號的錯誤配置

2

不再收到ESC發(fā)送的SYNC信號

3

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

所以必須嚴(yán)格保證SYNC0必須在SM2信號之后。

概念解釋

Part.1

COE下0x1C32對象字典對應(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)行模式通過應(yīng)用程序控制器的本地計(jì)時(shí)器中斷啟動，本地周期從通信周期或主站周期獨(dú)立出來單獨(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,過程數(shù)據(jù)幀必須被從站完全接收

開始測試

測試說明：主站周期1ms，分別測試三洋伺服的SYNC0引腳和SM2中斷引腳的信號，綠色信號為SYNC0，黃色信號為SM2

測試一

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

測試結(jié)果：示波器測試IRQ信號與SYNC0的信號時(shí)間差基本上為11μs

測試結(jié)果：這時(shí)會出現(xiàn)異常的同步錯誤

測試二

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

測試結(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

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

▎總結(jié)

[1] 保證SYNC0信號在SM2信號之后[2] 主站的抖動（SM2抖動）會導(dǎo)致從站伺服的抖動，一般如果主站max circletimejitter大于周期的20%-30%，會出現(xiàn)問題[3] 通過設(shè)置shift time（SYNC0延時(shí)啟動）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)際測試為主，只要保證可以完整更新數(shù)據(jù)，不會出現(xiàn)來不及更新數(shù)據(jù)即可