起因

前两篇把买的东西定了：关节模组、编码器、倾角计。这篇回到自己动手最多的那层——让这十四个轴转起来的软件。立项的时候给它起过名字，叫薄执行器：1kHz 的伺服循环加 EtherCAT 主站加轨迹插值，再没有别的。为什么强调薄，黑灯车间里的软件，每多一层就多一层会坏的东西，部署面越小越好养。这篇把这一层拆开写：1kHz 是什么意思，主站放哪，一个核怎么要出来，一毫秒里到底干了什么，轨迹从哪来。

先把 1kHz 说准确

一说 1kHz 伺服，容易跟电流环混在一起，先掰开。电流环在模组的驱动板里，几十微秒一个周期，那是模组厂写好的，我们碰不着也不用碰；第四篇定的 CSP 模式下，模组内部闭环位置，主站的活是每毫秒喂一个位置设定点过去。所以我们的 1kHz 是喂轨迹的频率，不是驱动电流的频率，两个数差着一个量级，各归各。

1kHz 喂轨迹够不够，算一下就知道：腕部最快每秒 250 度，一毫秒走 0.25 度，插值粒度上的速度误差可以忽略——前提是轨迹本身平滑，S 曲线把加速度的变化率都限住了，毫秒粒度上没有台阶。再往上拉到 2k、4k 也不是不行，EtherCAT 的带宽立项篇算过，跑到 10kHz 都富余，但 CPU 那边占用翻倍，节拍一点没变快，收益是零。频率不是越大越好，是够用就好，1kHz 定死。

主站放用户态还是内核态

EtherCAT 主站在 Linux 上两条路：SOEM 跑在用户态，IgH 跑在内核态。内核态时延更稳，用户态代码好写好调，崩了就是崩一个进程，不带走内核。

决定是先用 SOEM。理由很实际：这一层的合同——周期、过程映像、DC 时钟——两个主站是一样的，先拿简单的把整条链路跑通，实测抖动压不住再换 IgH，上面一行不用改。买主站框架不像买模组，换实现没有切换成本，那就先挑省事的。

PREEMPT_RT 打上，实时线程 SCHED_FIFO 优先级拉满，mlockall 把内存锁死不让换页。这三样是用户态实时的底线，缺一个，抖动就不是微秒级的事了。

一个核的专属

RK3588 八个核，四个 A76 四个 A55；RK3576 少一些。这一层最重要的一件事，是从 Linux 手里要一个核出来，专门伺候伺服循环：内核启动参数里把这个核从调度器手里隔离掉，别的线程一律不许落上去，实时线程绑死在上面，调频 governor 锁在定频。要的是独占，不是快。

这里吃过一个亏，照实记。最早没绑核，循环跑得好好的，偶尔周期翻倍还抖。查下来是调度器把线程从 A76 挪到了 A55——大小核的负载均衡在它看来是好意，对实时线程就是灾难，核一换，缓存全冷，频率还不一样。绑核之后这个世界清静了。所以绑核不是优化项，是正确性的前提；调频锁死同理，频率一漂，一段计算的时间就漂。

顺带把立项时的一个承诺兑现了：一份逻辑，两颗芯片。实时循环不碰 NPU，不依赖哪个核多快，它要的只有独占和定频——这两样 RK3576 和 RK3588 都给得起。A72 的核上，一毫秒预算里的活几十微秒就干完了，慢核跑实时一点不勉强。两档芯片分档分的从来不是控制，是感知。

一毫秒里干什么

循环体每毫秒跑一遍，内容是固定的四样：收上一周期的反馈，算这一周期的设定点，发下去，顺手做监控。EtherCAT 是一帧出去、带着十四个轴的命令，一帧回来、带着十四个轴的状态，三百字节上下，线上一个来回百微秒级。插值和前馈计算，十四个轴加起来不到十微秒。监控那一遍——跟随误差、软限位、力矩限幅——又是几微秒。算下来一毫秒的预算用了不到三分之一，剩下七成是空转，空转是故意的，那是留给异常处理的余量。

步骤 耗时量级
EtherCAT 一帧往返 约 100 微秒
插值加前馈，十四轴 10 微秒以内
监控检查 10 微秒以内
剩余（余量） 700 微秒以上

时钟的事交给分布式时钟：第一个模组当参考钟，其余从站跟它对齐，主站自己的时钟偏移另算。两级对下来，两条臂的命令起点差在微秒以下——立项篇说双臂一条抓一条放的配合靠的就是这个，不是靠软件里留半秒余量保平安。

抖动要实测，不能靠感觉。办法是把 DC 参考的同步脉冲引出来，示波器上看一毫秒一格的晃动，连续看一天。PREEMPT_RT 加绑核加锁频之后，用户态 SOEM 在这个平台上能做到微秒到几十微秒的抖动，对 1kHz 绰绰有余。这个数进验收，不达标就换 IgH，再不达标就要回头查是不是隔离没做干净。

轨迹从哪来

执行器对上只有一个接口：关节位置的时间序列，进一个环形缓冲，循环每毫秒从里面取一点。序列从哪来它不管——离线的，MoveIt 在开发机上规划仿真完，输出时间参数化的轨迹文件，拷到设备上；在线的，散堆件每件的位姿现场才知道，设备上跑轻量解算，数值逆解加简单避障，解出来同样进环缓冲；还有示教的，人拉着臂走一遍录下来平滑处理，还是进同一个缓冲。三个来源一个入口，上层将来怎么换脑，这一层一行不改——薄就薄在这里。

环缓冲两边各管各的：规划那边连续吐段，执行这边连续吃点，段与段之间不停顿——立项篇说的节拍三大隐形杀手里那个"段间停顿"，解法就落在这一处。缓冲深度按 100 毫秒设计：短了规划一卡就断粮，长了改轨迹不灵。断粮是宁可停也不瞎走：缓冲见底，循环保持最后位置等补给，同时报缺料。

双臂协调不在这层做。1kHz 里只有两件事跟"双"有关：两条臂各自的跟踪，和一个碰撞检查（关节空间的包络距离，查表，微秒级）。协调是上一层的活——100 赫兹的规划层把两条臂的轨迹在时间上对齐，DC 时钟保证两边同拍起步。真正要两个关节较劲的共抬，是阻抗控制的事，留到那篇再写。

这层怎么养

部署面小到什么程度：一个二进制加一份配置，systemd 一个服务拉起来，没有容器，没有节点图，没有消息中间件。升级就是换文件重启，黑灯车间里一次重启的代价是分钟级，可以排进任意一次换班的间隙。

断电的处理跟零点那篇连着：零点表在参数区双副本里，丢不了；轨迹执行进度也每次过段边界记一笔，重新上电从最近的段边界重放——码了一半的托盘不用推倒重来。日志走 journald 落盘环形，够用，不自己造存储。

接下来

到这篇，机器的骨架、关节、自检、执行层都齐了，是个聋哑的壮劳力：让干什么干什么，看不见东西。下一篇给它加眼睛：视觉链怎么搭，拍照、推理、坐标怎么流回给运动层，NPU 在哪一帧上出力——也是 RK3576 和 RK3588 真正分档的地方。

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