课程2，如何使用EtherCAT抓包仪进行DC抖动分析
关于EtherCAT的主站DC补偿，可以看博主的这篇文章
主站DC补偿，EtherCAT的心电图终于正常啦（1）
测量主站DC抖动主要有两种方式，各有优缺点：
方案1：用示波器采集同一个ECAT从站的irq和sync0信号，观察两信号的周期&相位关系
方案2：用EtherCAT抓包仪采集EtherCAT的PDO报文。
方案1的优点就是，基于从站的irq和sync0信号是最准确的。缺点就是，使用不方便。因为采集irq和sync0信号需要把从站设备拆开，然后挂接示波器。另外，并不是所有从站设备都引出了irq和sync0引脚。如果手上没有从站设备的原理图的话，你甚至不清楚irq和sync0引脚在哪里。
方案2的优点是，测量最灵活，只需将抓包工具接入EtherCAT网络中即可。缺点是，无法反映irq信号和sync0信号的相位关系。
本文将重点介绍基于EtherCAT抓包仪进行DC抖动分析。
tb：拉松电子
测试环境
EtherCAT运动控制器（主站）带16个EtherCAT设备（从站），通讯周期250us。如下图所示，将EtherCAT抓包仪接入EtherCAT环路之中。如果想准确测量主站DC周期，尽可能将EtherCAT抓包仪接入运动控制器（主站）和第一个EtherCAT从站之间。
配置python环境
安装python
博主安装的版本如下
python-3.9.7-amd64.exe
安装python工具包
主要是pandas和matplotlib。
命令行中执行如下指令：
pip install-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pyinstallerpip install-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple matplotlibpip install-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pandas将wireshark安装目录添加到windows环境变量中
因为后面要在命令行中调用wireshark的“tshark”工具，如果不添加到环境变量中的话，系统可能找不到“tshark”工具
wireshark抓包
wireshark过滤
在红框处可以输入报文过滤条件。比如“(ecat.cmdlrw)&&(ecat.cnt0)”。
这行代码的意思就是，把主站发出的pdo报文给过滤出来。
导出特定分组
给文件命名，我这里命名为tap，然后保存。
使用tshark工具提取timestamp
在命令行中，切换到tap.pcapng文件所在目录。然后执行如下命令：
tshark-r"tap.pcapng"-n-Tfields-eesl.timestamp>"test.csv"等待tshark将t"tap.pcapng"文件中的timestamp提取到"test.csv"中。如果文件大，可能会等久一些。
基于python脚本分析DC周期
python脚本
博主写了一个DC周期计算的脚本，开源给大家使用
importpandasaspdimportnumpyasnpimportmatplotlib.pyplotaspltimportosprint(os.getcwd())# 查看当前工作目录df=pd.read_csv("test.csv",encoding="utf-16",header=None)df.columns=['hex_data']# 去除0x前缀df['clean_hex']=df['hex_data'].str.replace('0x','',regex=False)# 使用apply函数和int(x, 16)将十六进制字符串转换为整数df['uint64_data']=df['clean_hex'].apply(lambdax:int(x,16)ifpd.notna(x)elsenp.nan)# 计算差值df['diff']=df['uint64_data'].diff()# 显示数据框的前几行print(df.head(5))# 创建可视化plt.figure(figsize=(12,8))# 直方图plt.subplot(2,1,1)plt.hist(df['diff'].dropna(),bins=50,alpha=0.7,color='skyblue',edgecolor='black')plt.xlabel('diff')plt.ylabel('frequency')plt.title('histogram')plt.grid(True,alpha=0.3)# 差值图plt.subplot(2,1,2)#折线图#plt.plot(df.index[1:], df['diff'][1:], 'r-', label='cycle') # 跳过第一个NaN值#散点图plt.scatter(df.index[1:],df['diff'][1:],color='red',alpha=0.6,label='cycle')plt.xlabel('index')plt.ylabel('timestamp(ns)')plt.title('DC cycle')plt.grid(True)plt.legend()plt.tight_layout()plt.show()# 差值统计信息print("差值统计信息:")print(f"平均差值:{df['diff'].mean()}")print(f"最大差值:{df['diff'].max()}")print(f"最小差值:{df['diff'].min()}")print(f"标准差:{df['diff'].std()}")DC周期分析
从图中可知，DC周期抖动范围是250000 - 40 ns到 250000 + 8 ns范围。我们的EtherCAT控制卡的DC周期设置的是250000ns。我这里用的控制卡应该是基于FPGA来跑EtherCAT主站的，所以主站周期抖动很小。
我给大家看一下另一个牌子的控制卡，跑250us周期的效果。