EtherCAT 伺服接入 Klipper / Kalico
三条结论
- Klipper 主线与 Kalico 都没有原生 EtherCAT。能上机的路线只有一条：Linux 内核里跑 IgH 主站，外加一个把 Klipper
toolhead位置流翻译成 CiA402 CSP 目标位置的桥接守护进程。脉冲转换器和 LinuxCNC + lcec 混合是备选，其余路径停在实验阶段。- 纯总线机（伺服 + IO 板、没有物理 MCU 板）必须用 Linux host MCU 为
toolhead.mcu提供打印时间基准，否则[mcu]直接Unable to connect；这个 MCU 在没有/dev/gpiochip的 x86 上还要打一个 GPIO 补丁才不 segfault。- 软实时 IgH 在 1 kHz / 500 mm/s 量级是稳的（
print_stall = 0、丢帧 0.0001% 级）；推到 1000 mm/s 的瓶颈是主站周期而不是加速度。到 µs 级周期、8 kHz 伺服刷新这个量级，才需要 FPGA 硬主站——而用 USB 连硬主站会把优势全部吃掉。
从站拓扑：一块 IO 板 + 四路伺服
一个可用的最小总线拓扑（四轴机，X/Y/Z + 挤出）：
| slave | 设备 | 角色 | profile | 周期 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | EaserCAT 3000 | 数字 IO 板（限位/回零/急停） | cia402_mode = -1，不下发控制字 |
1 kHz |
| 2 | L6N COE | X 轴伺服 | CSP | 1 kHz |
| 3 | L6N COE | Y 轴伺服 | CSP | 1 kHz |
| 4 | L6N COE | Z 轴伺服 | CSP | 1 kHz |
| 5 | L6N COE | E 轴（挤出）伺服 | CSP | 1 kHz |
几个值得固定下来的工程约定：
- PDO 描述统一成四段式
0x6040:0:16:0，即index:subindex:bits:offset。写配置时一眼能看出映射对不对，比纯十六进制偏移表好查。 - IO 板与伺服走同一套 profile 机制，用
cia402_mode = -1表示"这块从站不参与 CiA402 状态机"，只搬 PDO、不写控制字。这样同一份代码可以同时驱动两种从站，不必为 IO 板单开分支。 - 从站序号就是轴身份。
slave_index同时出现在printer.cfg轴段和主站配置里，两边错一个数字，现象是"某个轴不动/乱动"而不是报错——排查时先核对这两处。
IO 板出厂默认已经配好了限位，用 SDO 读一遍即可确认，不必从零映射：
| 对象 | 默认值 | 含义 |
|---|---|---|
0x2400 |
1 | 正限位 POT |
0x2401 |
2 | 负限位 NOT |
0x2402 |
0x16 |
回零 HOME |
0x2403 |
— | 预留 |
对应手册的 SI 功能号：正向限位 PL = 25h、反向限位 NL = 26h、HOME = 22h。回零速度要注意 IO 板是 10 ms 轮询，高速回零的触发误差约等于 10 ms × 速度，精确定位场合不可接受，回零应交给伺服自己的 DI。
生态现实：四条路，只有一条能上机
| 方案 | 集成难度 | 实时性 | 硬件成本 | 成熟度 |
|---|---|---|---|---|
| EtherCAT → Step/Dir 脉冲转换器 | 低 | 中 | 中（每轴一个模块） | 成熟 |
| LinuxCNC + lcec 混合 | 中 | 高 | 低 | 中等 |
| IgH 主站 + 位置流桥接 | 高 | 中高 | 低 | 已在真机跑通 |
| Klipper MCU 层原生 EtherCAT（PRU/专用从站芯片） | 极高 | 极高 | 低 | 未验证 |
调研到的硬事实：
- mainline Klipper 官方不支持 EtherCAT，原生接口只有 step/dir、CAN、USB、串口，社区论坛口径是"别浪费时间"。
- Kalico（原 Danger Klipper）也没有原生 EtherCAT，仓库里只有通用
servo.py。 - GitHub 上没有成熟的 Klipper 直挂 EtherCAT 伺服公开项目。公开可见的尝试是用 Beckhoff EK1100 耦 EtherCAT 伺服搭大型机——主站装好、
ethercat slaves能看到从站，然后卡在"怎么对接 Klipper"。 - 工业 3D 打印的 EtherCAT 案例集中在建筑/大幅面（例如专利 CN109537455A），配的是 PLC 或运动控制卡，不是 Klipper。
- 唯一成熟对标是 LinuxCNC + linuxcnc-ethercat (lcec)。
所以路径选择的判据不是"哪个先进"，而是"谁负责 1 kHz 的确定性"：主站必须在内核态（IgH），运动规划留在用户态（Klipper 的 Python 规划器），两者之间用环形缓冲/共享内存解耦。脉冲转换器最省事，但每轴一个模块的成本加上额外一级延迟，在大幅面多轴机上不划算。
开源硬件主站板：能用，但不该用在打印机上
市面上有现成的开源 EtherCAT 主站小板可以买，接上 USB 就能扫从站。识别特征：STM32H743（Cortex-M7 @ 480 MHz、1 MB RAM、硬件以太网 MAC + RMII PHY，常见 LAN8720，CH340 做调试串口），跑开源 SOEM 库（裸机 / FreeRTOS / RT-Thread 任选）。另有 ESP32 + W5500 的变体——SPI 接网口芯片，实时性更差一档。
这类板子与上位机架构（klippy 是 Linux 进程）不兼容，三条理由：
- klippy 跑在 Linux 上，H743 是 MCU，跑不了 Klipper 的运动引擎——螺杆补偿、分段 mesh、输入整形这些全部丢失；
- 裸机 SOEM 在 1 kHz 下确定性不错（比 ESP32 强），但运动插值只能在 MCU 里做简单梯形，做不了前瞻；
- 受内存限制，从站规模只能十几个，DC 精度与 x86 上的 IgH 有实质差距。
正确用途：EtherCAT 协议学习、从站调试工具（挂总线扫伺服身份）、不需要 Klipper 的单轴嵌入式设备。
扫描从站身份的最小验证（pysoem）：
import pysoem
master = pysoem.Master()
master.open('enp2s0')
if master.config_init() > 0:
for s in master.slaves:
print(s.position, s.name, hex(s.man), hex(s.id))
输出形如 1 EtherCATServo 0x100 0x100 就说明链路和从站都活着，可以接着做 SDO 身份读取和 CSP/CSV 模式控制测试。
一个容易跑偏的排查：CH340 串口枚举正常但板子无输出，先查固件是否烧录、网口 Link 灯是否亮，别去怀疑串口驱动——这类板子出厂常常是空片。
没有物理 MCU 的机器：Linux host MCU
EtherCAT 驱动不是独立运动引擎，它挂在 Klipper 的 MCU 抽象上，需要 toolhead.mcu 提供打印时间基准。纯总线机没有物理 MCU 板，[mcu] serial: /tmp/xxx 会直接报 Unable to connect。
编译 Kalico 的 Linux host MCU：
cd ~/kalico
echo "CONFIG_MACH_LINUX=y" > .config
make olddefconfig && make -j4
sudo bash scripts/flash-linux.sh # → /usr/local/bin/klipper_mcu
GPIO 补丁（没有 /dev/gpiochip 的 x86）
在没有 /dev/gpiochip 的机器（典型是 Intel 消费级平台）上，klipper_mcu 启动即 segfault。补丁改三处：
get_chip_fd()失败返回-1，不走 shutdown 流程；gpio_out_reset/gpio_out_write/gpio_in_read对无效 fd 静默 no-op；- EtherCAT 轴的
step_pin/dir_pin只是配置占位，实际运动由桥接守护进程驱动，GPIO 层不参与。
第三条是关键认识：这些 pin 是给 Klipper 的配置解析器看的，不是给硬件看的。理解这点就不会去纠结"pin 明明电平没变，轴怎么在动"。
systemd
[Service]
Type=simple
User=kalios # 普通用户，避免 socket 权限问题
ExecStart=/usr/local/bin/klipper_mcu
Restart=always
用 root 跑会带来 /tmp/klipper_host_mcu 的属主问题，klippy 以普通用户连不上。
printer.cfg
[mcu]
serial: /tmp/klipper_host_mcu
[stepper_x]
step_pin: gpio0 # 占位，无实际 GPIO
dir_pin: gpio1
enable_pin: gpio2
drive_type: eth # EtherCAT 伺服
slave_index: 2
endstop_pin: ^gpio3
drive_type: eth 把该轴从"发脉冲"切到"发目标位置"；slave_index 必须与主站配置一致。
主站启动顺序
顺序错了会出现"从站看得见、轴不动"，或者主站反复重载：
sudo ethercatctl stop
sudo rmmod ec_generic ec_master 2>/dev/null || true
sudo modprobe ec_master && sudo modprobe ec_generic
sudo ethercatctl start # dmesg: Accepting ... as main device
sudo systemctl start klipper-ethercatd
- systemd 服务里不要手动
modprobe ec_master，全部交给ethercatctl start——它内部带main_devices参数做卸载重载，手动加载会让主站绑错网卡。 ethercatctl start之后dmesg里必须有Accepting ... as main device。没有这行，说明网卡没绑上，后面所有调试都是白费。- 主站进程用
SCHED_FIFO优先级 80 绑隔离核，网卡 IRQ 也要绑到同一批核（irqaffinity），否则中断会跑到跑着 GUI/切片的核上。
一组可对照的参数：
| 项目 | 取值 |
|---|---|
| 内核 | 6.8 系 -realtime（PREEMPT_RT） |
| 隔离核 | isolcpus=10,11 + nohz_full + rcu_nocbs + irqaffinity |
| 网卡 | 独立 PCIe 网卡，专供 EtherCAT，不配 IP |
| 主站进程调度 | SCHED_FIFO 80，绑 CPU 10/11 |
| 网卡 IRQ | 绑 CPU 10 |
CiA402：位置/速度之外还能读什么
总线方案相对脉冲方案最大的增量不是"接线少"，而是每一毫秒都能拿到伺服内部状态。
已接入读取的：
| 数据 | 对象 | 用途 |
|---|---|---|
| 位置实际值 | 0x6064 |
运动控制 |
| 速度实际值 | 0x606C |
运动控制 |
| 扭矩实际值 | 0x6077 |
堵料/碰撞检测；int16，单位 0.1% 额定扭矩，实测可读 |
同族伺服支持、但需要显式加 PDO/SDO 的：
| 数据 | 对象 | 3D 打印里的用途 |
|---|---|---|
| 位置误差 | 0x60F4 |
丢步检测：误差突增 = 丢步/撞车 |
| 目标位置 | 0x60FC |
与指令对比，判断桥接层是否跟丢 |
| 控制字/状态字 | 0x6040 / 0x6041 |
伺服健康状态、故障码入口 |
| 输入信号 | 0x60FD |
限位/回零状态 |
| 电机电流 / 母线电压 | 厂商区 0x2xxx |
功率监控 |
| 温度 | 厂商区 | 过热预警 |
| 编码器多圈位置 | 0x6063 |
断电后位置恢复 |
| 报警历史 | 0x1003 / 厂商区 |
故障诊断 |
| 滤波后实际速度 | 厂商区 | 速度环诊断 |
据此能做出八类优化，按价值排序：
- 挤出机扭矩监控 + 堵料检测（最实用）：扭矩 > 阈值持续 N ms → 堵料，自动暂停；扭矩 ≈ 0 而挤出指令 > 0 → 断料/齿轮打滑。
- XY 碰撞检测：
0x60F4突增超阈值 → 立即停机，比限位开关更早、更灵敏。 - 扭矩显示界面：给现场看，是售前卖点。
- 压力提前（PA）闭环：扭矩近似正比于熔体压力 → 实时调挤出速度。大厂靠 loadcell 做这件事，总线方案直接从伺服读扭矩，不需额外传感器。
- 丢步检测与自动补偿：按层统计位置误差，累积量对应 Z 偏移。
- 机械健康诊断：扭矩波形频谱中，周期性波动指向丝杆弯曲/轴承磨损，高频振动指向皮带松动，堵转特征指向润滑不良。
- 速度环 PID 自动整定：读速度环误差自动调 Kp/Ki/Kd。
- 断电恢复：
0x6063多圈绝对值 → 恢复精确位置 → 续打。
一个反直觉但很关键的点：多数 CSP 配置只下发位置，不下发目标速度（Rx PDO 只有 0x6040/0x607A/0x60B8，没有 0x60FF）。好处是配置简单，坏处是伺服完全靠内部滤波消化位置流的不平滑——这正是下一节诊断的根因之一。
CSP 周期与线宽脉动：诊断流程
三步法
第一步，速度达成率。 对目标轴做递增速度测试并量实际速度：
SET_VELOCITY_LIMIT VELOCITY={vel}
G1 X±100 F{vel*60}
判据：中低速达成率 ≥ 90% 正常，< 80% 说明存在硬限制。一组实测：
| 目标速度 | 实际速度 | 达成率 |
|---|---|---|
| 50 mm/s | 48 mm/s | 96% |
| 100 mm/s | 91 mm/s | 92% |
| 200 mm/s | 156 mm/s | 78% |
| 400 mm/s | 256 mm/s | 64% |
巡航速度封顶约 270 mm/s（ACCEL = 3000）。这种"低速几乎不丢、越高速越掉"的形状，指向限幅/前瞻不足，而不是电机能力不足。
第二步，CSP 流送分析。 从 klippy.log 解析 STREAM 行，取 tp（目标位置）、tv（目标速度）、pa（实际位置），做相邻差分并统计：
| 指标 | 正常 | 异常 |
|---|---|---|
| 步进波动 CV | < 10% | > 30% |
| 大幅跳跃（> 3σ） | 0 | ≥ 1 |
| 跳跃间隔 | — | ≈ 50 ms → trapq 速率问题 |
| 跟随误差 | < 1 mm | > 3 mm |
实测 200 mm/s 往复：CV 正向 49.2% / 反向 38.4%，> 3σ 跳跃 31 / 30 次，跳跃间隔 ~51 ms / ~62 ms，跟随误差 3.27 mm。CV 近 50% 加 50 ms 间隔，几乎等于直接指认 trapq 失配。
第三步，根因定位。
trapq (20 Hz，50 ms 间隔)
├─ t = 0~49 ms : 目标位置不变（49 个 cycle 是同一个数）
└─ t = 50 ms : 目标位置跳一大步 → 伺服急加速追赶 → "咔咔"响
Klipper 的 trapq 按约 20 Hz 更新位置，CSP 以 1 kHz 流送。中间 49 个周期目标位置不变、第 50 个周期跳一步，伺服为跟上这个阶跃会瞬时加大加速度。这是周期/速率不匹配，不是机械故障。
参数修正
| 参数 | 默认 | 建议 | 说明 |
|---|---|---|---|
max_delta_mm |
1.0 | 0 | 关闭步进限幅，减少高频微跳 |
jump_resync_mm |
8.0 | 30.0 | 避免高速时误触发重同步 |
stream_lookahead |
0.020 s | 0.040~0.060 s | 加长前瞻，平滑轨迹 |
EC_SAFE_LIMITS VELOCITY |
30 | 500 | 解除速度锁定 |
EC_SAFE_LIMITS ACCEL |
500 | 3000 | 提高加速度上限 |
另一类根因是 position_scale 不一致：配置写 3276.8，监测 API 报 6553.6，差整两倍。表现是回零后 Klipper 认为 X = 0，监测页却显示伺服实际位置 356 mm。改这个数不会让机器动起来，但会让所有基于位置的判据全部失真——诊断前先核对它，否则后面的误差分析都是在错误尺子上量。
弧线线宽周期性脉动
更难的案例：四轴全 CSP，直线正常、弧线线宽周期性脉动，同一台机器改脉冲方式控制就正常。这类"换驱动方式就好了"的现象容易误判成 Klipper 轨迹问题，静态读代码可定位到四个叠加因素。
① DC 同步未激活（最硬）。 实际调用是：
ecrt_slave_config_dc(sl->sc, 0x0300, g_cycle_ns, 0, 0, 0);
IgH 的签名是 (sc, sync0_cycle, sync1_cycle, assign_activate, sync0_shift, sync1_shift)。这里把 768 ns 当成了 sync0 周期（应为 DP 周期 1 ms），而 assign_activate = 0 意味着 SYNC0 根本没激活。正确写法：
ecrt_slave_config_dc(sc, g_cycle_ns, g_cycle_ns, EC_DC_ACTIVATE_SYNC0, 0, 0);
DC 不激活时，各从站按自己收到帧的时刻锁存目标位置，帧到达的微小偏差直接变成位置锁存偏差。
② Rx PDO 里没有目标速度。 profile 只有 0x6040/0x607A/0x60B8，offset_target_velocity = -1，纯位置闭环。没有速度前馈，伺服只能靠内部滤波器"猜"这一毫秒该走多快，对指令平滑度和时序极度敏感。
③ 主站时间开环累加。 全局 g_seg_pt_est += cyc_s 固定加 1 ms，只有 host 时钟段到达时才用 PLL 系数 0.05 对齐。周期抖动不会被纠正，只能缓慢收敛。
④ 从站各自独立估时。 早期实现每个从站独立 pt_est，E 轴与 XY 之间存在相位差；改全局统一后有所缓解，但 ① 未改，问题仍在。
为什么直线正常、弧线暴露：直线匀速时位置随时间线性变化，采样相位差只产生恒定相位偏移，不改变速度，也不改变挤出量。弧线被离散成大量微小线段，频繁加减速和变向，从站目标位置的锁存稍不同步就转成周期性速度波动 → 挤出量与运动量失配 → 线宽脉动。线宽脉动的本质是"位置同步误差被微分成了速度误差"。
修复优先级：DC 激活 → PLL 对齐系数/批次（0.05 跟不上圆弧加减速）→ 周期与资源（1 ms 周期下用户态 RT 被切片器和浏览器抢占，系统负载 7~8 时明显；把重负载挪走，或把周期降到 500 µs）。
只读验证（不触运动）：
ethercat slaves # 每个从站的 SYNC / OP 状态
ethercat master # DC 参考时钟与偏移
两类"假故障"
8612 / Er1B0 单周期 TP 跳变。 现象是"首次打印正常，二次打印必 fault"，故障位置固定。根因不在速度达成率，而在状态复位不完整：打印中复位后 Klipper 重新武装 sync_count_offset 并 CLEAR，桥接层 seg_clear() 清了 have_host_tp，却没有重置 tp_last，残留 2.5 亿 counts（≈ 376 mm）。重武装时用队列头（未来时刻）的时间戳去锚定，锚定检查因 have_host_tp = false 被跳过，于是一步锚到未来位置，目标位置突变，护栏 vmax × dt × 1.2 太松没拦住，报 Er1B0 并进入 fail-closed 级联 CLEAR 三次。
日志特征很好认：pt=266.411（残留时钟）+ d=-252248297（-376 mm）+ 打印中全轴 seg_clear 连续三次。修法三条：seg_clear 时把 tp_last 重置到 PA；锚定兜底改用 seg_tp(PA)；重武装改用 estimated_print_time(monotonic())。
教训值得单列：护栏基准（tp_last）与锚定检查（have_host_tp）是两个独立状态，clear 时必须一起重置，否则陈旧基准继续参与限幅，形成"看起来有护栏、实际全部放行"。
丢帧率的脏数据。 报 0.0298%（Lost 2001 / Tx 671 万）不一定是真丢帧。核实下来是统计窗口落在最脏时段：某轴 count_offset 失配导致"积分突变"日志 63034 条 / 3 分钟，journald 磁盘 IO 饱和，偶发拖垮 RT 周期。判据是规律性——每 3 秒丢一帧是周期性 IO 刷新的节奏，不是随机调度抖动；再取 60 秒双快照比对帧数零变化，说明主站已停，丢帧发生在刷屏时段而非打印时段。
结论：丢帧率必须先确认窗口干净（无日志洪水、无异常刷屏），否则 0.03% 这个量级的数字全是假象；真实值要用干净打印窗口的前后增量对比。
长期方案：把 50 ms 台阶从根上消掉
参数调优只能压平台阶，压不掉它。两条根治路线：
stepper_sync_manager：新版 Klipper 提供的高频位置内插机制，本质是把trapq的粗粒度位置在 MCU/驱动侧做原生插值，从根上消除 50 ms 跳变。先确认版本是否带这个模块：
grep -r "stepper_sync_manager" klippy/
有则升级 klipper-ethercat 组件后启用；这需要动组件版本，不能只改配置。
- CSP 层插值/平滑：无法升级时的退路——在桥接层加一阶低通，或用最近 2~3 个 trapq 采样点做线性外推，把中间的空档 cycle 填满。代价是引入一点相位滞后（半个采样周期量级），在圆弧上表现为跟随误差略增，但比"每 50 ms 一次阶跃"好得多。
判断该走哪条：如果跳跃间隔稳定在 50 ms 且 CV > 30%，走路线一；如果已经做了内插但 CV 仍在 10~20%，说明瓶颈转移到 DC/PLL，回去查第六节 ①。
能不能到 1000 mm/s
先把账算清楚。
| 项 | 当前 | 目标 | 差距 |
|---|---|---|---|
max_velocity |
500 mm/s | 1000 mm/s | ×2 |
| 主站周期 | 1000 µs (1 kHz) | 500 µs (2 kHz) 建议 | ×2 |
| 伺服刷新 | 1 kHz | 2 kHz+ | ×2 |
max_accel |
20000 | 5000 即够 | 不是瓶颈 |
关键换算：
- 位置增量：1 ms × 1000 mm/s = 每周期 1 mm。20 位编码器约 3277 counts/mm → 每周期下发 3277 counts。切到 2 kHz 后每周期 0.5 mm ≈ 1638 counts，增量减半，插值更平滑。
- 加速度：0.2 s 加到 1000 mm/s 需要 5000 mm/s²，现有
max_accel = 20000有四倍余量。 - 所以瓶颈是主站周期，不是速度值本身。1 ms 周期下每周期 1 mm 的台阶已接近伺服速度环能平稳消化的上限。
链路各段余量：
运动规划(Klipper, Python) → ecrtd(C) → IgH(内核) → 伺服
1 kHz 无压力 CPU 11% PREEMPT_RT
连续运行数天的实测指标：
| 指标 | 实测 |
|---|---|
print_stall |
0（规划端从不卡顿） |
mcu_task_stddev |
0.0001（0.1 ms 级抖动） |
| 丢帧率 | 446 / 4500 万帧 = 0.001%；另一台 58 / 5900 万 = 0.0001% |
| 主站进程占用 | 12 MB 内存 / 10.8% 单核 |
| 网络重传 | 数千帧中 9 次 |
改法：
# ethercat_bus.cfg
cycle_us = 500
# printer.cfg
max_velocity: 1000
改完重启 klipper-ethercatd。但先验证三件事：
- 伺服支持 2 kHz 周期——查手册 DC 同步范围（多数 1~4 kHz），按型号确认，不要默认。
- ecrtd 在 2 kHz 的 CPU——1 kHz 用 11%，2 kHz 约 20~25%，工控机/ARM 板都扛得住，但要给切片和 UI 留余量。
- 机械刚性——颗粒机/大流量机质量大、惯性大，1000 mm/s 可能机械先抖。空跑测试（不装料）看伺服跟不跟得上、有无同步错误；
ethercat master的帧率应从 1000/s 变成 2000/s。
软实时 vs FPGA 硬主站
| 方案 | 1 kHz 空闲抖动 | 压力下抖动 | 周期能力 |
|---|---|---|---|
| FPGA 硬主站（网口/PCIe 直连） | < 3.6 µs | 14~15 µs | µs 级 |
| IgH 软件主站 + RT 内核 | 均值 < 20 µs | ~100 µs | 1 kHz 稳定 |
短板要说清楚：
| 短板 | 受限场景 |
|---|---|
| 抖动 10~100 µs（硬主站是 ns 级） | 精密多轴插补（机床、机器人）不行 |
| 125 µs 以下周期不稳 | 8 kHz+ 伺服刷新的极端场景 |
反过来，软实时在 3D 打印赛道有硬优势：Klipper 全家桶（断电续打、调平、输入整形、Mainsail/摄像头/远程）直接可用；配置改一行重启秒级生效，而 Zynq 改一版 PL 要重新综合（小时级）；SSH + 日志 + ethercat master 就能调试，不需要 JTAG 和示波器。
USB 是硬主站的天花板。 USB High-Speed 帧周期固定 125 µs，FPGA 再快，数据也要每 125 µs 过一个 USB 帧；USB 是主机轮询协议，延迟 = 帧周期 + 驱动排队 + 调度抖动，叠加后比原生 PCIe/网卡差一个数量级。USB 连接的硬主站，实时性大概率不如 IgH + RT 内核 + 直连网卡。
提升实时性的收益排序：
| 方案 | 提升 | 成本 |
|---|---|---|
| IgH + 直连网卡 + RT 内核（现状） | 基准 | 0 |
IgH + 专用网卡 + isolcpus/IRQ 绑核 |
+20~30% | 一块网卡 |
| Xenomai 双内核（IgH 原生支持） | ~2× | 0 |
| FPGA 硬主站 + PCIe 直连 | 5~10× | 数千元 |
| FPGA 硬主站 + USB | 持平或更差 | 数千元，不推荐 |
补充一条：消费级网卡（如 Intel 82574L + ec_e1000e）没有硬件时间戳，换 I210 + ec_igb 只能优化软实时，真硬实时仍要 FPGA/Zynq。
边界结论：1~4 ms 周期、1000 mm/s、颗粒/大流量打印，软实时够用且功能完整；要 µs 级周期、多轴高精插补（雕刻、机器人、机床），才上 FPGA + PCIe。
诊断判据总表
| 现象 | 首选判据 | 常见根因 |
|---|---|---|
| 轴不动、无报错 | ethercat slaves 是否进 OP；两侧 slave_index 是否一致 |
从站未进 OP / 序号写错 |
[mcu] Unable to connect |
klipper_mcu 是否在跑；socket 属主 |
未编 host MCU / 用 root 跑 |
klipper_mcu 启动即崩 |
有无 /dev/gpiochip |
缺 GPIO 补丁 |
| 主站绑错网卡 | dmesg 有无 Accepting ... as main device |
手动 modprobe 抢占 |
| 高速掉速、低速正常 | 速度达成率曲线 | 安全限幅、前瞻不足 |
| "咔咔"声 + CV > 30% + 跳跃间隔 ≈ 50 ms | STREAM 解析的跳跃间隔 | trapq 20 Hz 与 CSP 1 kHz 失配 |
| 弧线线宽周期性脉动、直线正常 | ethercat master 的 DC 状态 |
DC 未激活 / 缺 0x60FF / PLL 太慢 |
| 回零后位置凭空偏移整倍数 | position_scale 与监测 API 的 scale 对比 |
换算系数差 2× |
| 二次打印必 fault（Er1B0 / 8612） | 日志 pt= 残留 + d= 大幅负跳变 |
seg_clear 未重置 tp_last |
| 丢帧率 0.0x% | 丢帧是否规律（每 3 s 一帧）、窗口内有无日志洪水 | IO 刷屏拖垮 RT，脏数据 |
| 扭矩读数恒定或为 0 | 0x6077 是否在 Tx PDO 里 |
PDO 未映射，不是伺服坏了 |
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