DCU_DesktopController/REPORT_ecat_skip_opt_20260917.md

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

# 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。