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DC 配置

什么是 DC？​

DC（分布式时钟）是 EtherCAT 的硬件级时间同步机制。它让网络中所有从站共享同一个时间基准，使各从站能在完全相同的时刻执行动作。

DC 对设备的好处
  • 多轴同步运动 — 所有伺服驱动器在同一时刻更新位置指令，消除轴间抖动，轨迹插补更平滑
  • IO 同步采样 — 所有输入输出在同一时刻，主站读取时数据一致，适合高速控制和测量
  • 精确 I/O 时间戳 — 输入数据带有硬件时间戳，主站可精确知道采样发生的物理时刻
  • 确定性输出 — 输出在固定时刻生效，不受 EtherCAT 帧到达时间的抖动影响
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属性​

函数类型读写说明
GetSlaveHasDC(mi, si)BOOL只读单从站是否支持 DC
GetMasterDCTime(mi)uint64_t只读主站 DC 系统时间（纳秒，2000-01-01 纪元）
GetReferenceClockSlave(mi)uint16_t只读参考时钟从站索引（1-based），0=无 DC

方法​

ConfigureDCAll()​

int  ConfigureDCAll(uint16_t master_index, uint32_t sync0_ns, uint32_t sync1_ns);
int  AutoCalculateDCShift(uint16_t master_index);
void SetMasterDCCycleTime(uint16_t master_index, uint32_t time_ns);
void SetMasterLoopCycleTime(uint16_t master_index, uint32_t time_ns);

ConfigureDCAll() 为所有 DC 从站配置 DC 同步（参数单位纳秒），内部自动完成传播延迟测量、偏移计算、SYNC0/SYNC1 写入。sync0_ns=0 表示禁用 DC，sync1_ns 是相对于 SYNC0 的增量时间。AutoCalculateDCShift() 基于传播延迟自动计算每个 DC 从站的最优相位偏移。返回成功配置的从站数。

示例:

dll.SetMasterLoopCycleTime(master, 125000);   /* PDO 周期 125μs (WDK 推荐) */
int n = dll.ConfigureDCAll(master, 125000, 0);
dll.AutoCalculateDCShift(master);
printf("配置了 %d 个 DC 从站\n", n);
推荐配置
  • SYNC0 与 LoopCycle 应保持一致或为其整数倍
  • 过采样例外 — Oversampling 设备 SYNC0 < LoopCycle，需设备硬件和 PDO 映射专门支持

SetSyncBySlaveIndex()​

void SetSyncBySlaveIndex(uint16_t master_index, uint16_t slave_index,
                         uint32_t sync0_ns, uint32_t sync1_ns, int32_t shift_ns);

配置单个从站的 DC 同步参数（shift_ns 相位偏移）。仅在需要对个别从站设置不同参数时使用。

EnableContinuousMeasurement()​

void EnableContinuousMeasurement(uint16_t master_index, BOOL enable, uint32_t interval_sec);

启用或禁用持续传播延迟测量（ETG.1500 5.13.2）。启用后主站定期重新测量传播延迟，适用于温度漂移等导致延迟变化的场景。interval_sec=0 使用默认间隔。

示例:

dll.EnableContinuousMeasurement(master, TRUE, 60);  /* 每 60 秒重新测量 */
备注

默认情况下 DC 偏移在 ConfigureDCAll() 时一次性计算。仅在长时间运行且环境温度变化较大时启用此功能。

传播延迟​

int     UpdatePropagationDelays(uint16_t master_index);
int32_t GetSlavePropagationDelay(uint16_t master_index, uint16_t slave_index);
int32_t GetMaxPropagationDelay(uint16_t master_index);

UpdatePropagationDelays() 触发一次全网传播延迟测量。GetSlavePropagationDelay() 返回单从站延迟（纳秒），GetMaxPropagationDelay() 返回网络最大延迟。

同步窗口监控​

主站每秒自动检查各 DC 从站的时间偏差。当从站偏差超出 SyncWindowThreshold 阈值时触发 DCSyncLost 回调。

void SetSyncWindowThreshold(uint16_t master_index, int threshold_ns);
int  GetSyncWindowThreshold(uint16_t master_index);

阈值默认 1000ns。

GetMaxSyncDifference()​

int GetMaxSyncDifference(uint16_t master_index);

获取所有 DC 从站中的最大时间偏差（纳秒），失败返回 -1。

IsAllSlavesInSync()​

BOOL IsAllSlavesInSync(uint16_t master_index);

检查所有 DC 从站是否都在同步窗口内（偏差 ≤ SyncWindowThreshold）。

GetSlaveSyncWindowStatus()​

BOOL GetSlaveSyncWindowStatus(uint16_t master_index, uint16_t slave_index,
                              int* diff_ns, int* max_diff_ns, int* min_diff_ns,
                              BOOL* in_sync, uint32_t* out_of_sync_count);

获取从站的 DC 同步窗口详细状态：当前偏差、历史最大/最小偏差、是否在同步窗口内、累计失同步次数。

ResetAllSyncWindowStats()​

void ResetSlaveSyncWindowStats(uint16_t master_index, uint16_t slave_index);

重置单从站同步窗口统计。遍历所有从站调用此函数可实现全局重置。

DC 漂移补偿​

EnableDriftCompensation()​

void EnableDriftCompensation(uint16_t master_index, BOOL enable,
                             int32_t threshold_ns, int32_t gain);

启用或禁用 DC 漂移补偿。漂移补偿在主站侧持续修正系统时钟与 DC 参考时钟之间的偏差，防止长时间运行后同步精度下降。

参数:

  • threshold_ns — 触发补偿的偏差阈值（纳秒），偏差低于此值时不做修正，推荐 1000
  • gain — 补偿增益（控制修正速率，越大修正越快但可能引入振荡），推荐 512
/* 推荐参数 */
dll.EnableDriftCompensation(master, TRUE, 1000, 512);

/* 自定义: 500ns 阈值, 较低增益 (更平滑) */
dll.EnableDriftCompensation(master, TRUE, 500, 256);

/* 禁用 */
dll.EnableDriftCompensation(master, FALSE, 0, 0);
推荐

对于长时间运行的系统（>24小时），建议启用漂移补偿。默认参数适合大多数场景。

主站当前 DC 时间查询​

主站每个 PDO 周期会通过 FRMW (Feed-Read-Multiple-Write) 从参考时钟从站取回 64 位 DC 系统时间。SDK 将该时间戳暴露给应用层, 用于:

  • 日志时间对齐 — 应用层日志可用 DC 时间打戳, 与从站侧事件 (EMCY / Diagnosis History) 时间轴严格对齐
  • 跨站事件关联 — 多从站同时上报事件时, 基于 DC 时间可判断绝对先后
  • 漂移诊断 — 与本机墙上时钟或外部 NTP 做差值, 观察时钟漂移趋势
DC 时间基准

DC 时间单位为纳秒, 起算点为 2000-01-01 00:00:00 UTC (ETG 规范定义)。与 UNIX 时间戳有 30 年偏移, 换算时注意。

GetMasterDCTime()​

uint64_t GetMasterDCTime(uint16_t master_index);
uint16_t GetReferenceClockSlave(uint16_t master_index);

GetMasterDCTime() 返回主站当前的 64 位 DC 系统时间（纳秒），0 表示 DC 尚未激活或无参考时钟。GetReferenceClockSlave() 返回参考时钟从站索引（1-based），由 SDK 在 configdc 阶段自动选为链路上第一个支持 DC 的从站。

示例:

uint16_t ref = dll.GetReferenceClockSlave(master);
if (ref == 0) {
    printf("网络无 DC 从站\n");
} else {
    uint64_t now = dll.GetMasterDCTime(master);
    printf("参考时钟: 从站 %u, DC 时间 = %llu ns\n",
           ref, (unsigned long long)now);
}
精度说明

每个 PDO 周期由 FRMW 报文更新一次，分辨率 = LoopCycle。主站返回的是最近一次回读值，不会自己推算增量。实际事件时间戳请优先使用从站本地的 Latch 寄存器。

完整示例​

125μs 高性能（WDK 驱动）​

#define DYNAMIC_LOAD
#include "ethercat.h"
#include <stdio.h>

static void on_dc_lost(uint16_t mi, uint16_t si, int diff) {
    printf("从站 %d DC 同步丢失: 偏差 %dns\n", si, diff);
}

int main(void) {
    dll_t dll;
    LOAD_DLL(&dll, "Darra.Core.dll");
    uint16_t master = dll.Initialize();
    dll.SetNetwork(master, "\\Device\\NPF_{GUID}", "");

    /* 1. 配置周期 + DC */
    dll.SetMasterLoopCycleTime(master, 125000);
    int dc_count = dll.ConfigureDCAll(master, 125000, 0);
    dll.AutoCalculateDCShift(master);
    printf("配置了 %d 个 DC 从站\n", dc_count);

    /* 2. 同步窗口阈值 + 监听 */
    dll.SetSyncWindowThreshold(master, 500);
    dll.SetDCSyncLostCallback(on_dc_lost);

    /* 3. 启动到 OP */
    dll.SetStateSequence(master, EC_STATE_OPERATIONAL, 10000);
    dll.Start(master);

    /* 4. 检查同步状态 */
    printf("所有从站同步: %s\n",
        dll.IsAllSlavesInSync(master) ? "是" : "否");
    printf("最大同步偏差: %d ns\n",
        dll.GetMaxSyncDifference(master));

    getchar();
    dll.Stop(master);
    dll.Dispose(master);
    UNLOAD_DLL(&dll);
    return 0;
}

持续测量与漂移补偿​

/* 长时间运行：启用持续传播延迟测量（温度漂移补偿） */
dll.EnableContinuousMeasurement(master, TRUE, 60);

/* 启用漂移补偿 */
dll.EnableDriftCompensation(master, TRUE, 1000, 512);

/* 同步窗口监控 */
if (!dll.IsAllSlavesInSync(master)) {
    int max_diff = dll.GetMaxSyncDifference(master);
    printf("同步偏差过大: %d ns\n", max_diff);
}