DarraRT WDK 内核驱动
DarraRT 是 Darra EtherCAT Master 的 Windows 内核模式驱动 (WDK) 驱动插件
通过硬件定时器和内核协议驱动实现微秒级实时 EtherCAT 通信，专为 实时 PDO 交换 和 DC 分布式时钟同步 设计。
架构概览
驱动运行于最高硬件优先级，通过多层隔离机制完全锁定 CPU 核心，确保 EtherCAT 帧收发不被任何系统活动打断。
SDK 自动选择最后一个 CPU 核心进行隔离，无需用户配置。
如何使用
当 SDK 检测到 DarraRT 驱动可用时，SDK 自动进入 PD 内核模式，内核 ISR 完全接管 PDO 帧的收发，无需额外配置。
安装
以管理员身份双击运行安装脚本:
install.bat
脚本会自动:
- 开启测试签名模式
- 配置实时性能优化 (
disabledynamictick + useplatformtick + tscsyncpolicy) - 复制驱动到系统目录
- 创建服务并设为开机自启动
- 立即启动驱动
首次安装需重启一次
测试签名和时钟优化通过 bcdedit 配置，需重启后生效。此后每次开机驱动自动加载，无需再次操作。
卸载
uninstall.bat
验证安装
在管理员命令提示符中:
sc query DarraRT :: 服务状态
性能指标
| DarraRT 驱动 | Npcap (无驱动) | 低端控制卡 | 高端控制卡 | |
|---|---|---|---|---|
| PDO 帧发送抖动 | < 1μs | 100~1000μs | > 1μs | ≈ 0.1~0.5μs |
| DC 同步质量 | 最佳 | 一般 | 较好 | 最佳 |
| 最小周期 | 31.5μs | > 100μs | > 100μs | 31.5μs |
| CPU 占用 | 1 个锁定核心 | 无需隔离 | 低 | 低 |
| 系统依赖 | >= Win 10 | — | >= Win 7 | >= Win 7 |
| 成本 | 无 | 无 | > $200 / 台 | > $500 / 台 |
设计目标
为多数学术/应用用户提供低成本、易部署的实时方案，在绝大多数工业场景替代低端板卡。
选型建议
- 需要在标准硬件上实现高性价比的微秒级帧发送与良好 DC 表现 → 选 DarraRT
- 只是开发/调试或对实时性不敏感 → Npcap 足够
- 追求极限实时性能、最低抖动与最小周期，并且愿意采购高端硬件 → 高端控制卡
优势
- 免费 — 此驱动虽然属于实时方案，但是随 SDK 赠送，无附加费用
- 微秒级实时性 — 硬件定时器驱动，帧发送抖动 < 1μs，满足高性能伺服控制需求
- DC 同步最优 — 一致的帧时序为从站 DC 时钟提供稳定参考，偏差可控在数微秒内
- 无需专用硬件 — 使用标准 Intel / Realtek 以太网卡，无需 EtherCAT 专用主站卡
- 数据安全 — 双缓冲机制确保过程数据不撕裂
- 容错机制 — 用户态未及时更新输出数据时，内核自动发送上一周期的有效数据，总线通信不中断
- 完全 CPU 隔离 — 多层隔离机制，隔离核心上只运行定时器和 EtherCAT 帧收发
局限性
业务层仍受 Windows 调度影响
DarraRT 驱动解决的是 EtherCAT 帧发送时序 和 DC 同步 的实时性问题。
用户应用程序的 业务逻辑层 (运动插补计算、控制算法、数据处理等) 仍然运行在 Windows 用户态，受操作系统调度器影响。
虽然通过 MMCSS 线程优先级提升可以改善，但无法保证业务逻辑的硬实时执行。
具体表现:
- PDO 帧在总线上的发送时序: < 1μs 抖动 (内核保证)
- 用户态输出数据更新延迟: 通常 < 10μs，偶发 50~1000μs (Windows 调度)
- 当用户态延迟时，内核自动发送上一周期的有效数据，总线通信不会中断
适用场景
此驱动设计用于以下实时功能:
- 实时 PDO 交换 — 周期性过程数据通信，确保帧发送时序精确
- DC 分布式时钟 — 依赖稳定帧时序的多轴同步场景
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