[發明專利]一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法

有效

• 申請號: 201610245062.8
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105763641B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 李迪;陳鑫;王世勇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04J3/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、分別設定固定周期定時線程和可變周期定時線程，所述固定周期定時線程傳輸和處理用于配置通信通道和與應用層進行數據交互的信息；所述可變周期定時線程通過改變定時周期的大小完成跟隨參考時鐘運行頻率的任務，可變周期定時線程用于處理實時信息；

S2、EtherCAT主站運行狀態機，使得各個從站由初始狀態到預運行狀態再到安全運行狀態，最后進入運行狀態；

S3、當EtherCAT主站控制系統內的各個從站進入到運行狀態后，主站按照當前的時鐘周期δ_mi周期性地采集參考時鐘的時間戳，并計算在主站時鐘周期δ_mi下對應的參考時鐘的時鐘間隔δ_r；根據二者的比值關系可得下個同步周期的定時時間間隔為δ_m(i+1)＝Tδ_mi/δ_r，式中T為以參考時鐘為基準時鐘的系統的理想的周期時間；按照計算所得值調節主站可變周期定時線程的周期大小，實現主站時鐘與參考時鐘間的時鐘同步。

2.根據權利要求1所述的一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法，其特征在于，

在EtherCAT主站控制系統的各個從站由初始狀態向預運行狀態轉變時，主站按照自身的時鐘通過固定周期定時線程以相同的時間間隔δ_m周期性地獲取參考時鐘的時間戳(T₁，T₂，……T_n)，根據參考時鐘的時間戳計算在按主站時鐘運行頻率定時的時間間隔δ_m下參考時鐘的時鐘間隔的平均值δ_r＝(T_n-T₁)/(n-1)，所述主站的可變周期定時線程在主站進入運行狀態前的初始定時周期δ_m0為：δ_m0＝Tδ_m/δ_r，式中T為以參考時鐘為基準時鐘的系統的理想的周期時間。

3.根據權利要求1所述的一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法，其特征在于，

采用多次采集求取平均值的方法減少傳輸噪聲對采集的所述參考時鐘的時間戳準確性的影響。

4.根據權利要求1所述的一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法，其特征在于，

采用截斷誤差累加補償的方法減少由于主站時鐘分辨率較低造成的實際的主站定時時間間隔與計算所得理想值之間的偏差。

5.根據權利要求1所述的一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

在運行EtherCAT狀態機的過程中，通過固定周期定時線程配置各個從站使其進入運行狀態；

在EtherCAT主站控制系統的各個從站由初始狀態向預運行狀態轉變時，根據EtherCAT協議發送測試傳輸延遲的數據幀，并根據采集的時間信息計算主站與參考時鐘、各從站與參考時鐘的傳輸延遲和時鐘偏移值；根據周期性采集的參考時鐘的時間戳，計算參考時鐘運行頻率與主站時鐘運行頻率的比值；

在EtherCAT主站控制系統的各個從站由預運行狀態向安全運行狀態轉變時，根據在由初始狀態向預運行狀態轉換階段計算所得的傳輸延遲和時鐘偏移量對各個從站進行補償；根據主站與參考時鐘的傳輸延遲和時鐘偏移量，設定各個從站SYNC信號的起始時刻。

6.根據權利要求1所述的一種EtherCAT主站控制系統的快速時鐘同步方法，其特征在于，主站在可變周期定時線程中的實時任務需按照實時性能的高低依次處理，以保證時鐘同步的準確性，在一個周期內的任務可分為設置下次進入該線程的時間、發送周期性數據、處理周期性數據及處理時間信息，其實時性能依次降低。