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7.5 KiB
Python
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Python
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#!/usr/bin/env python3
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# -*- coding: utf-8 -*-
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"""PDO 周期极限测速探针（真机复用工具）。
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对**正在运行**的 ecat_server 逐级下发热调周期 /api/motor/period，量每一档的
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实测周期率、分段耗时(cyc_us)、wkc、自旋状态和 HTTP 读快照延迟。热调不停循环、
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喂狗不断流，所以跑这个脚本不会把从站弄掉 OP（区别于反复打 motor/start）。
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前提：ecat_server 已启动（端口 8090 在听）。**循环没跑时脚本会自动 open+start**，
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所以断电重启板子后，直接敲本脚本一条命令即可，不必先开电机页或手敲 start。
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若自动 start 失败(典型=SSC 邮箱楔死)，脚本会把原因如实打出来并退出。
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用法(在本目录的 venv 下跑，系统 python 也行——只用标准库)：
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venv\\Scripts\\python.exe rate_probe.py
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venv\\Scripts\\python.exe rate_probe.py --periods 0.5,0.25,0.125 --sample 2
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venv\\Scripts\\python.exe rate_probe.py --restore 0.25 # 测完留在 4kHz 档
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venv\\Scripts\\python.exe rate_probe.py --no-autostart # 循环没跑时不自动拉起
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默认从快照读当前周期，测完恢复到那个值。--substr 指定自动 open 的网卡子串(默认 I226)。
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读数怎么解读：
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* 真机一送一回(send+receive)实测 ≈165us，这就是物理墙：比 165us 更快的
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档位"实测率"必然低于目标，不是脚本或设置的错，cyc_us.total.p50 会贴住
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周期值甚至跑超。保底 4kHz(250us) 在物理预算内。
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* measured 明显低于 target 且 cyc_us 远小于周期 → 是节拍问题（自旋没生效？
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看 spin 列），不是总线问题。
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* 自旋占满一个逻辑核是预期行为（脚本进程不占，占的是 ecat_server 的
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pdo-cycle 线程，正常应钉在 P 核）。
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"""
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import argparse
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import json
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import statistics
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import sys
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import time
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import urllib.request
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DEFAULT_URL = "http://127.0.0.1:8090"
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def post(url, path, body, timeout=5.0):
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req = urllib.request.Request(
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url + path, data=json.dumps(body).encode("utf-8"),
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headers={"Content-Type": "application/json"}, method="POST")
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with urllib.request.urlopen(req, timeout=timeout) as r:
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return json.loads(r.read().decode("utf-8"))
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def sample(url, seconds):
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"""在 seconds 窗口里轮询快照：返回(实测Hz, HTTP延迟p50/p90(ms), 最后快照)。
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实测时刻必须和 cycles 读数**同取同舍**：旧版分子取最后一次轮询的 cycles、
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分母却在循环退出后才算 —— 退出前还有一次 sleep(0.1)，dt 比 cycles 窗口多出
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0.1s，Hz 被系统性低估 3~5% 且与周期无关(2026-09-04 实踩：把 99.2% 报成 96%，
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一度被误读成"HTTP 负载吃掉 3 个点")。
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"""
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lat = []
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first = last = None # (读数时刻, cycles) —— 同一时刻成对取
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t_end = time.perf_counter() + seconds
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last_snap = None
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while time.perf_counter() < t_end:
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t0 = time.perf_counter()
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snap = post(url, "/api/motor/state", {})
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t1 = time.perf_counter()
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lat.append((t1 - t0) * 1000.0)
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if not snap.get("ok"):
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raise RuntimeError("motor/state 报错(可能掉出 OP): %s" % snap.get("log"))
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c = snap.get("cycles", 0)
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if first is None:
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first = (t1, c)
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last = (t1, c)
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last_snap = snap
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time.sleep(0.1)
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dt = last[0] - first[0]
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hz = (last[1] - first[1]) / dt if dt > 0 else 0.0
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lat.sort()
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return hz, (lat[len(lat) // 2], lat[int(len(lat) * 0.9)]), last_snap
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def main():
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ap = argparse.ArgumentParser(description="EtherCAT PDO 周期极限测速")
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ap.add_argument("--url", default=DEFAULT_URL)
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ap.add_argument("--periods", default="1,0.5,0.25,0.125,0.0625",
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help="逗号分隔的周期(ms)档位，允许亚毫秒")
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ap.add_argument("--sample", type=float, default=2.0, help="每档采样秒数")
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ap.add_argument("--restore", type=float, default=None,
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help="测完恢复到的周期(ms)；缺省=脚本启动前的原值")
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ap.add_argument("--substr", default="I226",
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help="网卡匹配子串(自动 open 时用)，默认 I226")
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ap.add_argument("--no-autostart", action="store_true",
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help="循环没跑时不要自动 open+start，直接报错退出")
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a = ap.parse_args()
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st = post(a.url, "/api/motor/state", {})
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if not st.get("ok"):
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# 循环没跑：断电重启后这是常态(服务活着但没人 open/start)。自动补上，
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# 让"断电后只敲 rate_probe 一条命令"成立 —— 不必先开电机页或手敲 start。
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if a.no_autostart:
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print("后台 PDO 循环没在跑(--no-autostart)：", st.get("log"))
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return 1
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print("循环没跑，尝试自动 open + motor/start …")
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try:
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op = post(a.url, "/api/open", {"substr": a.substr}, timeout=25.0)
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if not op.get("ok"):
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print(" open 失败:", op.get("log"))
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return 1
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ms0 = post(a.url, "/api/motor/start", {"period_ms": 4}, timeout=40.0)
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if not ms0.get("ok"):
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# 这里最典型的失败就是 SSC 邮箱楔死(config_map 报 MailboxError)，
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# 如实把原因打出来，别让人以为脚本坏了。
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print(" motor/start 失败(多半是邮箱楔死，需断电重启板子):")
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for line in (ms0.get("log") or []):
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print(" ", line[:120])
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return 1
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except OSError as e:
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print(" 连不上服务(没起? 端口对吗?):", e)
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return 1
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st = post(a.url, "/api/motor/state", {})
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if not st.get("ok"):
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print(" start 后仍读不到快照:", st.get("log"))
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return 1
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print(" 已自动进 OP 并起循环。")
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orig = st.get("period_ms", 4)
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print(f"服务 {a.url} · 当前周期 {orig}ms · 从站 wkc={st.get('wkc')}/{st.get('expected_wkc')}")
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print(f"{'周期':>9} {'目标Hz':>7} {'实测Hz':>8} {'达成率':>6} "
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f"{'cyc_us p50/p90':>15} {'HTTP p50':>8} spin 电机")
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for ms in [float(x) for x in a.periods.split(",")]:
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r = post(a.url, "/api/motor/period", {"period_ms": ms})
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if not r.get("ok"):
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print(" 档位 %s 被拒绝: %s" % (ms, r.get("log")))
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continue
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time.sleep(0.3) # 换周期后先让统计攒几个样本
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try:
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hz, (p50, p90), snap = sample(a.url, a.sample)
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except (RuntimeError, OSError) as e:
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print(f" {ms}ms 档采样失败: {e}")
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break
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cyc = (snap.get("cyc_us") or {}).get("total") or {}
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rate = hz / (1000.0 / ms) * 100.0
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label = f"{ms*1000:g}us" if ms < 1 else f"{ms:g}ms"
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print(f"{label:>9} {1000.0/ms:>7.0f} {hz:>8.0f} {rate:>5.0f}% "
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f"{str(cyc.get('p50'))+' / '+str(cyc.get('p90')):>15} "
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f"{p50:>6.2f}ms {str(snap.get('spin'))[0]} {len(snap.get('motors') or [])}")
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if snap.get("wkc") != snap.get("expected_wkc"):
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print(" !! wkc 不达预期，从站可能在丢帧，停止继续加压")
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break
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restore = a.restore if a.restore is not None else orig
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r = post(a.url, "/api/motor/period", {"period_ms": restore})
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print("恢复:", r.get("log"))
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print("提示: 真机总线一送一回 ≈165us —— 比它快的档位达成率上不去是物理墙，"
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"不是配置错；保底 4kHz(250us) 在预算内。")
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return 0
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if __name__ == "__main__":
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sys.exit(main())
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