核心价值： 基于天工-UTP 平台的 EtherCAT 从站一致性测试套件，覆盖 ETG 一致性测试核心用例。自动导入 ESI 文件，验证 PDO 映射、DC 同步精度、热连接行为及紧急报文处理，大幅降低认证测试门槛。
一、 测试背景：EtherCAT 设备入网的必由之路
EtherCAT 作为高性能工业以太网协议，广泛应用于运动控制、高速 I/O 等领域。设备制造商需通过 ETG（EtherCAT Technology Group）一致性测试，确保与倍福、欧姆龙等主站的互操作性。认证测试涵盖 ESI 文件规范、PDO 映射、DC 同步精度、热连接、紧急报文等数十项用例。本方案基于 UTP 平台实现核心用例自动化预测试，提升通过率。
二、 宏控天工方案：UTP + EtherCAT 扩展包
天工-UTP EtherCAT 测试能力
- ESI 文件解析与验证（XML Schema、设备信息、对象字典）
- PDO 映射与 SM 配置自动化测试
- 分布式时钟（DC）同步精度测量（支持 ARMW 滤波）
- 热连接（Hot Connect）与拓扑变更测试
- 紧急报文（Emergency）触发与处理验证
- 总线周期抖动、链路延迟测量
DC 同步精度 ≤ 1μs
三、 典型测试场景与用例
3.1 ESI 文件验证
| 检查项 | 测试内容 | 预期结果 |
|---|---|---|
| Schema 合规 | 校验 XML 是否符合 ETG.2000 规范 | 无语法/结构错误 |
| 设备信息 | Vendor ID、Product Code、Revision 唯一性 | 与硬件匹配 |
| 对象字典 | 检查 0x1000-0x1FFF 对象是否完整 | 必要对象存在 |
| PDO 配置 | RxPDO/TxPDO 映射条目合法性 | 映射对象存在且可访问 |
3.2 PDO 映射与过程数据测试
| 测试项 | 操作 | 验证点 | 指标 |
|---|---|---|---|
| 默认 PDO 通信 | 加载 ESI 后启动周期通信 | 输入/输出数据正确传输 | 无丢帧 |
| 动态 PDO 映射 | 通过 SDO 修改 PDO 映射对象 | 映射生效，数据格式正确 | ≤ 2 周期 |
| 同步管理器配置 | 验证 SM0-3 的地址/长度/控制字 | 与 ESI 定义一致 | PASS |
3.3 分布式时钟（DC）同步测试
DC 同步是 EtherCAT 运动控制的核心。测试从站是否支持 DC 模式，以及同步精度是否满足等级要求（通常 ≤ 1μs）。
flowchart LR
A[配置主站 DC 模式] --> B[设置 SYNC0 周期 1ms]
B --> C[读取从站 DC 时间寄存器]
C --> D[计算 SYNC0 偏差]
D --> E[记录 10000 周期抖动]
E --> F[最大/平均抖动分析]
| 从站类型 | 预期同步精度 | 测试结果 |
|---|---|---|
| 伺服驱动器 | ≤ 1μs | 0.8μs (PASS) |
| 数字量 IO 模块 | ≤ 5μs | 2.1μs (PASS) |
| 编码器接口 | ≤ 1μs | 0.9μs (PASS) |
3.4 热连接（Hot Connect）测试
sequenceDiagram
participant Master as EtherCAT 主站
participant Slave as 从站
Master->>Slave: 正常通信
Note over Slave: 断开连接
Master->>Master: 其他从站继续通信
Note over Slave: 重新接入
Master->>Slave: 自动扫描并恢复 PDO
Master->>Slave: 数据完整性检查通过
3.5 紧急报文（Emergency）测试
| 触发条件 | 紧急错误码 | 预期行为 |
|---|---|---|
| 电机过温 | 0xFF01 | 从站发送紧急报文，主站报警 |
| 通信看门狗超时 | 0xFF02 | 从站进入安全状态并上报 |
| 内部 EEPROM 错误 | 0x5530 | 生成诊断信息 |
四、 自动化测试流程（UTP 编排）
flowchart TD
A[加载 ESI 文件，解析对象字典] --> B[建立 EtherCAT 通信，配置 DC]
B --> C[PDO 测试：周期通信，动态映射]
C --> D[DC 同步测试：采集 10000 周期偏差]
D --> E[热连接测试：断开/接入，验证恢复]
E --> F[紧急报文测试：模拟故障，捕获 Emergency]
F --> G[生成报告：ESI 校验、PDO 质量、DC 抖动、热连接恢复时间]
五、 关键性能指标
100%
ESI 校验通过
自动检查 40+ 项≤1μs
DC 同步抖动
满足运动控制要求＜100ms
热连接恢复时间
从接入到通信恢复PASS
紧急报文覆盖率
6 种典型故障六、 与传统测试对比
效率提升 8 倍
自动化执行 150+ 用例，从 3 天缩短至 6 小时
自动化执行 150+ 用例，从 3 天缩短至 6 小时
报告规范化
输出符合 ETG 一致性测试报告模板
输出符合 ETG 一致性测试报告模板
回归测试
固件版本更新后一键重测，确保兼容性
固件版本更新后一键重测，确保兼容性
低成本预认证
减少 ETG 认证实验室测试轮次
减少 ETG 认证实验室测试轮次
七、 适用对象
EtherCAT 从站设备制造商
伺服驱动器、IO 模块、编码器、阀岛
伺服驱动器、IO 模块、编码器、阀岛
机器人/数控系统集成商
验证多品牌从站协同
验证多品牌从站协同
第三方检测实验室
提供一致性预测试服务
提供一致性预测试服务
运动控制系统开发商
从站协议栈验证
从站协议栈验证
