[发明专利]一种基于EtherCAT的高精度多轴时钟同步方法

权利要求书

1.一种基于EtherCAT的高精度多轴时钟同步方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

设置时间测量模块，开启时间测量模块，测量EtherCAT SYNC 中断与应用层执行之间的时间，然后将上述测量的时间输入到时钟同步修正算法模块对时钟进行修正，通过时钟同步修正算法模块修正应用层时间，分别对各轴进行以上操作，最终使得所有轴应用层执行中断与EtherCAT SYNC 中断执行间隔为固定值，以实现多轴时钟同步的效果；

所述时间测量过程为：首先MCU系统检测EtherCAT SYNC 中断，当EtherCAT SYNC 中断到来后，系统获取定时器Timer的计数counter，记为Tstart；而后等待应用层执行中断，在执行中断中再次获取Timer的计数counter，记为Tstop；获取到两个时钟后，可得EtherCATSYNC 中断与应用层中断的时间间隔为：

Toffset=Tstop–Tstart；

所述时钟同步修正算法模块的修正过程为：将Toffset与设置偏置常量Tconst比较，并始终保持Tconst–deltaToffsetTconst+delta，其中，Tconst为期望设置的EtherCATSYNC 中断与应用层执行中断之间的间隔时间；delta为允许的时钟抖动容差，将delta设置为1则可实现0.1us的时钟抖动；

若ToffsetTconst+delta，则说明应用层时钟快于EtherCAT SYNC 中断，此时调整应用层时钟周期，令Tp=Tp-1，Tp为应用层时钟，此步骤减缓应用层时钟，此时Toffset将会慢慢接近Tconst；

若ToffsetTconst–delta，则说明应用层时钟慢于EtherCAT SYNC 中断，此时调整应用层时钟周期，令Tp=Tp+1，Tp为应用层时钟，此步骤加快应用层时钟，此时Toffset将会慢慢接近Tconst。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的高精度多轴时钟同步方法，其特征在于：所述设置时间测量模块是指：将MCU中的一个定时器时钟频率配置为大于10M，定时器配置成功之后，启动计数，具体的过程为：

定时器配置在MCU系统初始化中完成，系统初始化完成后，应用层中断周期扫描EtherCAT 从站ESC状态，当ESC状态处于OP操作模式后，开始计数，当计数值大于通信次数N之后，开启时间测量模块。

3.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的高精度多轴时钟同步方法，其特征在于：所述时间测量过程完成对EtherCAT SYNC 中断与应用层中断之间运行的时间间隔测量后，得到测量时间Toffset，将Toffset传入时钟同步修正算法模块中，完成对时钟的修正。

4.根据权利要求1所述的基于EtherCAT的高精度多轴时钟同步方法，其特征在于：所述多轴时钟同步是指：所有轴伺服均通过上述步骤不断迭代，最终每个轴的应用层与EtherCAT SYNC 中断之间的时间间隔Toffset都将等于定值Tconst；当Toffset=Tconst时，所有轴的应用层执行时间完全同步，从而实现多轴伺服的0.1us级别的高精度同步。

5.根据权利要求3所述的基于EtherCAT的高精度多轴时钟同步方法，其特征在于：所述时钟同步修正算法模块在应用层中周期执行，当EtherCAT主站时钟发生波动时，通过时钟同步修正算法模块进行修正。