[发明专利]EtherCAT同步时钟调节的均值滤波方法

说明书

本发明方法涉及EtherCAT同步时钟的性能改进，针对传统方法只计算一次传输延时带来的同步时钟误差，本发明首先根据EtherCAT主从站结构计算出新的传输延时；接着对一个采样周期中的所有做完差的值进行均值滤波，得到了一个传输延迟误差；将滤波之后的传输延时误差补偿给上一个周期的传输延时得到新的传输延时并写进从站；从站的时间控制循环调节器(TCL)将会根据新的传输延时自动调节同步时钟；最后把新的传输延时作为下一个周期的参考值。本发明方法与传统方法对比表明本发明可以提高同步时钟性能。

技术领域

本发明涉及一种EtherCAT同步时钟调节的方法。

背景技术

在自动化应用中，工业以太网已广泛应用，因为它们具有如高带宽，高传输速率，灵活的拓扑结构和多协议等优势。EtherCAT是基于以太网的工业网络协议之一，EtherCAT技术的高传输速率、高实时性使得主站发到从站设备的指令和数据的延时能够达到微秒级别。EtherCAT使用分布式时钟(DC)机制提供同步解决方案。在这种机制中，所有非参考从设备的时钟都调整到参考时钟，参考时钟是EtherCAT网络中第一个具有DC功能的从设备的时钟。然而，从器件的内部振荡器总是具有小但不可忽略的容差，这可能导致参考时钟与其他从器件的时钟之间的同步误差，传统的传输延时计算主设备仅仅只计算一次，如果这次计算存在误差则会影响到后面整个同步性能。在一些自动化控制领域需要高精度的同步性能时，该误差会对整个系统造成不可忽视的影响。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种EtherCAT同步时钟调节的均值滤波方法。通过主站多次的计算传输延时，并对误差进行均值滤波处理，最终将误差重新补偿回传输延时以调节从站之间的同步性。

本发明所述的EtherCAT同步时钟调节的均值滤波方法，具体步骤如下：

Step1.EtherCAT数据帧总是由主站发起，遍历所有从站之后再返回主站，因此数据帧将会先到达所有从站的接收时间端口0，遍历完所有的从站之后再由接收时间端口1返回主站。用表示参考从站接收时间端口0的锁存时间，表示参考从站接收时间端口1的锁存时间，表示第n个非参考从站的接收时间端口0的锁存时间，表示第n个非参考从站的接收时间端口1的时间。Tldⁿ(Time last delay)表示上一个方法周期的参考从站和第n个从站之间的传输延时。

主站获取这些数据并根据传输延时计算公式：

计算出第n个非参考从站在采样点i时的当前传输延时(Time currentdelay)。再计算出第n个非参考从站在采样点i时当前传输延时和上一个方法周期传输延时的差

Step2.用表示表示在采样点总个数为K时的第n个从站第i次采样的滤波延时误差，针对Step1计算出来的使用均值滤波可以得出

Step3.利用Step2计算出来的滤波延时误差计算出下一个方法周期系统时间延时(Time next delay)。

主站将重新写到第n个非参考从站系统时间延时寄存器，每个非参考从站的Time Control Loop(TCL)调节器会根据新的系统时间延时自动调整系统时间，以此来动态地调整同步时钟最终实现从站之间的同步。最后将赋值给Tldⁿ作为下一个方法周期的传输延时初始值。

本发明的优点是：在现有的同步机制中实现该方法，而不会增加过多的计算负荷。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是实现本发明方法的程序流程图；