# EtherCAT 跳拍优化实验报告

日期：2026-09-17  
台子：i7-14700K + I210「以太网 2」100Mbps + GD32E508 从站（3 电机在线）  
主判据：**不跳拍率**（`late_per_s` / `skip_per_s`，来自 `/api/motor/dbg` 拍环 `k>0`）  
原始数据：`lab/skip_meter/*.json`

## 一、结论（按性价比）

| 措施 | 1ms late/s | 判定 |
|---|---|---|
| 基线（进程 Normal，原绑定） | ~10–25（漂） | 起点 |
| 进程 RealTime | 均值更好（~8–12） | **有效，保留** |
| 关 I210 上 VMware Bridge 等协议 | 有助（单独测过 4.1/s 一枪；混方差） | **有效，保留** |
| 关中断裁决 ITR=0 | **70/s** | **有害，已还原** |
| 关 EEE | **98/s** | **有害，已还原** |
| ITR=50（非法）/固定低 ITR | 更差或无效 | **已还原** |
| 关 IPv4/IPv6（本卡仅链路本地） | 无可测收益 | **已重新打开** |
| **周期 2ms** | **0.06/s ≈ 不跳** | **主判据下的最优运行点** |
| 周期 4ms | 0 | 同上，更宽裕 |

**主判据一句话**：  
- 必须 **1ms**：当前约 **10–17 late/s**（work p50≈366µs，余量只有 ~630µs，偶发 1ms 尖峰必跳）。  
- 允许 **2ms**：约 **0.06 late/s（16s 仅 1 拍）**，达成 500.00Hz，**不跳拍率优先时选这个**。

## 二、机理回顾（本轮再确认）

跳拍 = `pdo_worker` 自旋到绝对截止点时 `next_t <= now`，补 `k` 个周期。  
本轮形态：

1. **send 长尾**（`pcap_sendpacket` ≈1ms，rxc=1）— Npcap/驱动/DPC，不是从站。  
2. **rx 长尾**（等回包 ≈1ms，rxc≈200+）— 主机接收路径，不是总线被占。  

从站 `load_perm≈336‰`、WKC 3/3、layout=dense，**没有被别的 EtherCAT 用户抢走**。

注意：本轮中后期 `rx p50` 从早晨的 ~90µs 变成 ~330µs（进程重启/绑定调整后未回到 90）。  
这压缩了 1ms 档余量，是 late 从 ~10 抬到 ~15–25 的主要原因之一；机理未完全闭合（怀疑桌面负载/DPC 形态漂移，非网卡高级属性）。

## 三、已落地的改动（可回滚）

### 3.1 保留

1. **`ecat_native` 启动尝试 RealTime**（`tools/ecat/ecat_native.c`）  
   - 先提 `SE_INC_BASE_PRIORITY_NAME` 再 `SetPriorityClass(RT)`。  
   - **实测自设仍会被钳成 High**（令牌无该特权时 API 仍可能返回成功/或被系统钳位）。  
   - 因此 **`esp32_server.py` 在 Popen 后从外部 `SetPriorityClass(RT)`**（能粘住，已验证）。  
   - 备份：`tools/ecat/build_native/ecat_native.pre-rt.exe`。

2. **I210 绑定裁剪**（仅「以太网 2」）  
   - 已禁用：`vmware_bridge`, `ms_pacer`, `ms_lldp`, `ms_rspndr`, `ms_lltdio`, `ms_server`, `ms_msclient`  
   - 仍启用：`INSECURE_NPCAP`（必须）、`ms_tcpip`/`ms_tcpip6`（已恢复）  
   - 快照：`lab/skip_meter/nic_bind_*.json`

3. **I210 高级属性**：已还原为实验前原值（ITR=适应性，EEE 按系统，FlowControl Rx+Tx 等）。

### 3.2 运行态

- 周期：**已恢复 1ms**（与实验前一致，避免破坏你当前用法）  
- WKC 3/3、OP、loop=1、`pcore_mask=0x50`  
- 进程优先级：当前为 **RealTime**（外部设置）

## 四、回滚

```powershell
# 1) 恢复 I210 协议绑定
python scripts/skip_bind_experiment.py --restore
python scripts/skip_bind_noip.py --restore   # 若曾关过 IP，脚本会 Enable

# 2) 恢复 I210 高级属性（用任一 nic_before_*.json）
python scripts/skip_nic_experiment.py --restore --snap lab/skip_meter/nic_before_1789580690.json

# 3) 还原旧主站二进制
#    先停 ecat_native，再：
Copy-Item tools\ecat\build_native\ecat_native.pre-rt.exe tools\ecat\build_native\ecat_native.exe -Force
#    然后由 esp32_server 自动重拉，或手动跑 ecat_web.bat

# 4) 进程优先级改回 High（不必还原绑定时用）
Get-Process ecat_native | ForEach-Object { $_.PriorityClass = 'High' }
```

网卡高级属性原始快照：`lab/skip_meter/nic_before_1789580690.json`（含 ITR=65535 等）。

## 五、标定/实验脚本

| 脚本 | 用途 |
|---|---|
| `scripts/skip_rate_meter.py` | 标准跳拍率标定（主判据） |
| `scripts/skip_host_snapshot.py` | 主机/I210/进程现场快照 |
| `scripts/skip_prio_ab.py` | High vs RealTime A/B |
| `scripts/skip_quiet_periods.py` | 1/2/4ms 静默对比 |
| `scripts/skip_nic_experiment.py` | 网卡高级属性实验 + `--restore` |
| `scripts/skip_bind_experiment.py` | 绑定裁剪 + `--restore` |
| `scripts/skip_restart_native.py` | 进程热重启对照 |

## 六、建议

1. **不跳拍优先 → 生产用 2ms**（本轮实测 16s 仅 1 拍 late）。若必须 1ms，接受 ~1%/拍 late，并保证 RealTime + 无 VMware 桥。  
2. **重启 `esp32_server` 后**，新代码会在拉起 `ecat_native` 时自动提 RealTime；当前若只重启 native 不重启 server，需再手动设一次。  
3. 勿再关 ITR/EEE 做“低延迟”优化——本台子上是反向的。  
4. `rx p50` 90→330µs 未闭合，下一轮可专查桌面 DPC（关 360/同步盘/任务管理器常刷）对照。

## 七、我在这轮里错过又改掉的判断

1. 「关中断裁决能降 send 长尾」→ 实测 70/s，立刻还原。  
2. 「关 EEE 能降功耗相关抖动」→ 实测 98/s，立刻还原。  
3. 「进程自设 RealTime 会粘住」→ 日志显示成功但 `PriorityClass=High`，改为启动方外部设置。  
4. 首版标定器拿 unix 时间去比 `now_s()` 拍环 → 恒 0 late，已修。