1. EtherCAT 里的 CiA402：CoE 承载与两套通道
CiA402（DS402）是"伺服应用层协议"——它定义的对象字典（6040h 控制字、6041h 状态字、6060h 操作模式、607Ah 目标位置……）和状态机与总线无关，CANopen 和 EtherCAT 都承载它。EtherCAT 用 CoE（CANopen over EtherCAT）承载，靠两套通道分工：
| 通道 | 协议 | 干什么用 | 典型对象 |
|---|---|---|---|
| 邮箱（配置） | CoE SDO（0x1000 系列邮箱 + SDO 服务） | 低频配置：选模式、设参数、读故障 | 6060h 模式、6091h 齿轮比、603Fh 故障码 |
| 过程数据（周期） | PDO（SM2/SM3 经 FMMU 映射） | 每周期高频交换：控制字/目标值 vs 状态字/实际值 | 6040h、607Ah、6041h、6064h、606Ch |
规则一句话：配置走邮箱、控制走 PDO。进 OP 后邮箱基本闲置（只在改模式/读故障时用），每一周期都在走的只有过程数据——这就是 EtherCAT 伺服"μs~ms 级控制周期"的来源。你刚看完的 SOEM 篇里 ec_config_map 生成的 IOmap，装的就是下面这张 PDO 映射表的数据。
2. 三种周期同步模式：CSP / CSV / CMT 一张表
EtherCAT 伺服几乎都用"周期同步模式"（Cyclic Synchronous），与 CANopen 传统的位置/速度/转矩模式（PP/PV/PT）最大的区别：运动规划在主站做，从站只执行。主站每周期下发"这一拍的目标值"，从站按内部增益闭环跟踪：
| 模式 | 6060h 值 | 主站每周期下发 | 从站回报 | 适用 |
|---|---|---|---|---|
| CSP（周期同步位置） | 8 | 607Ah 目标位置（int32） | 6064h 实际位置 | 点动/轨迹/机器人（最常用） |
| CSV（周期同步速度） | 9 | 60FFh 目标速度（int32） | 606Ch 实际速度 | 卷绕/张力/速度同步 |
| CMT（周期同步转矩） | 10 | 60B2h 目标转矩（int16） | 6077h 实际转矩 | 力控/对拖/恒力 |
工程真相：真正跑起来用的是 CSP 和 CSV 的混合——运动规划（梯形/S 曲线）在主站实时算目标位置，从站 CSP 闭环；特殊工况（卷绕张力、机器人碰撞检测）临时切 CSV/CMT。模式值 8/9/10 是 CiA402 规范的，与总线无关，CANopen 上同样是这组值。
3. 模式切换：写 6060h，读 6061h 确认
模式切换经邮箱 SDO 完成，两条铁律：先停再切、切完确认。
要点：
- 切换时机：在电机停止（或按厂商要求）时切，运行中切模式多数从站直接报错或拒切；
- 确认机制：6060h 是"请求"，6061h 是"实际"——从站应用完成模式内部初始化后才回写 6061h，所以别只写不读，切完必须轮询 6061h 等于目标值；
- 切换后清目标：进新模式后第一拍把目标值清 0 或保持当前位置，避免上电残留目标引起突跳。
4. CSP 必配对象与 PDO 映射全表
CSP 模式下，最少只需要两组 PDO 就能跑——一组下行（主站→从站）、一组上行（从站→主站）。这是本专题 PDO 篇"映射三元组"的具体实例：
| 方向 | 映射对象 | 对象字典 | 类型/字节 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| RxPDO（0x1600，下行） | 6040h 控制字 | sub0 | uint16 / 2B | 使能/停机/快停（CiA402 篇） |
| 607Ah 目标位置 | sub1 | int32 / 4B | 每周期目标位置（用户单位 counts） | |
| TxPDO（0x1A00，上行） | 6041h 状态字 | sub0 | uint16 / 2B | 状态机反馈（到位/故障位） |
| 6064h 实际位置 | sub1 | int32 / 4B | 每周期实际位置反馈 |
这条映射的位打包 = 2B + 4B = 6 字节（PDO 篇的 ⌈Σbitlen/8⌉ 规则），所以 RxPDO 长度 6B、TxPDO 长度 6B。常用扩展：下行加 60FFh（速度前馈）、上行加 606Ch 实际速度（做速度观测）或 60F4h 跟随误差（做监控）。映射一旦确定，IOmap 偏移就固定了——SOEM 篇演示里伺服 O4+I4 就是这类映射的典型。
CSP 运行还常用这几个对象（邮箱配置，不走 PDO）：
| 对象 | 含义 | 典型值 |
|---|---|---|
| 6091h 齿轮比 | 电机圈数 : 负载圈数（用户单位换算） | 如 10:1 减速器配 17bit 磁编 |
| 6065h / 6066h 跟随误差窗口/超时 | 实际与目标偏差超窗且持续超时 → 报跟随误差故障 | 如 ±1mm / 100ms |
| 6081h / 6082h / 6083h 轮廓速度/加速度/减速度 | CSP 下部分从站用于内部限速/限加（看厂商实现） | 限速安全阀 |
| 60C6h / 60C7h 报警/警告掩码 | 把某类故障映射到 6041h bit3/bit7 | 按需 |
5. PDO 映射怎么配：主站侧改写 0x1600 / 0x1A00
映射有两个来源：ESI 默认映射（从站 EEPROM 里出厂带，SOEM 的 ec_config_map 直接用）和主站改写。EtherCAT 伺服通常允许主站在 PREOP 阶段改 0x1600/0x1A00 再映射——这正是"主站覆盖来源链"的落地（PDO 篇）：
三个坑提醒：
- 顺序：先清 0x00（项数=0）→ 逐项写 → 最后写 0x00=项数 收尾，否则从站不认；
- 时机：必须在 ec_config_map 之前（SOEM 篇第 6 步之前），映射之后改无效——IOmap 已经按旧映射分好偏移了；
- 对齐：映射项字节数最好按 2/4 对齐（CANopen 惯例），EtherCAT 从站一般也按 4 字节对齐分组。
6. 使能时序：EtherCAT 下的特殊点
状态机本身照搬 CiA402 篇（0x0006→0x0007→0x000F），但 EtherCAT 有两个特殊点：进 OP 前 6040h 预置和快捷使能。
EtherCAT 从站切到 OP 时，过程数据立即开始"每周期生效"——如果 6040h 还是上电初值（0x0000），从站一进 OP 就收到"Disable voltage"命令，多数驱动器会直接报"控制字无效/配置错误"或拒使能。标准做法：进 OP 前先把 6040h 预置为 0x0006（Shutdown），进 OP 后再逐级 0x0007 → 0x000F 使能。
不少 EtherCAT 驱动器（如汇川、台达、雷赛的主流型号）支持在 OP 下直接写 0x000F，从站固件内部自动走完迁移（相当于发 0x0006 → 0x0007 → 0x000F 三连）。能用但别依赖——它省时间，但跳过了逐级确认，排查问题时少一个观测点；严格场合仍建议逐级。
注意读状态字用 0x006F 掩码（bit0-6 状态位，跳过 bit7-15 的警告/远程/厂商位），这是 CiA402 篇避坑表里"看错 bit9 远程位"的实战应用。
7. 周期运行：一周期内主站和从站各自干什么
进 OP 后，每一控制周期（如 1ms）的节奏是这样的——结合同步模式篇的 DC Sync0：
| 时序 | 主站（SOEM） | 从站（伺服） |
|---|---|---|
| 周期起点 | 算好本拍目标位置（运动规划），写 6040h=0x000F + 607Ah=目标 | — |
| 发送 | ec_send_processdata（LRW 帧带上 RxPDO 数据） | 帧过站，SM2 接收、FMMU 把数据落到应用区 |
| Sync0 触发 | —（DC 由从站本地时钟触发） | Sync0 中断：应用同时采样新目标，执行 CSP 闭环（位置环→速度环→电流环） |
| 回报 | ec_receive_processdata（帧返回带上 TxPDO） | 应用把 6041h/6064h 写入 SM3，帧回程捎回 |
| 主站处理 | 读 6041h 查状态/到位，读 6064h 做位置闭环外环或记录 | — |
核心理解：从站不是在"收到帧"那一刻执行，而是在 Sync0 触发那一刻执行——帧早到几 µs、晚到几 µs 都不影响执行时刻，这正是 DC 把抖动压到 ns 级的意义。主站侧只要保证"数据在 Sync0 之前就位"，控制质量就与主站软件抖动基本解耦。
8. 到达与跟随确认：bit10 / 位置窗口
"到位"怎么判断？CSP 下目标每周期都在变，不能用"目标=实际"（那是 PP 模式终点概念）。两个机制：
- 跟随误差（真正该盯的）：6065h 窗口（如 ±100 counts）+ 6066h 超时（如 100ms）——|目标−实际| 超窗持续超时，从站报跟随误差故障（AL 状态码/6041h bit3），这是 CSP 下电机堵转、卡死的检测通道；
- 位置窗口到位（可选的到位信号）：6067h 位置窗口 + 6068h 时间——目标停止不变且实际进入窗口并保持时间后，6041h bit10（Target reached）置 1；目标一动 bit10 立即清 0。
很多项目用"bit10=1"判断定位完成，结果在连续轨迹（目标一直变）里 bit10 永远不置位——轨迹运动看跟随误差，定位停止看 bit10，别混。到位判定在主站做：|6064h − 目标停点| < 窗口并保持若干周期，比依赖 bit10 更可控。
9. 多轴同步：为什么必须 DC 同帧触发
单轴 CSP 用 SM 同步也能跑（帧到达即执行），但多轴机器人/龙门/电子凸轮必须 DC，原因在同步模式篇讲透了：SM 同步的执行时刻 = 帧到达时刻，受主站软件抖动影响（μs 级随机），轴间相位差不可控；DC 让所有从站在同一个 Sync0 时刻采样执行，轴间同步误差只剩时钟漂移补偿残余（ns 级）。
工程落地点：
- 所有伺服从站 DC 能力必须在 SII 里声明（EEPROM 篇），SOEM 的 ec_configdc 才会给它们配时钟；
- Sync0 周期 = 控制周期，相移留足数据就位时间（同步模式篇：相移 > 帧到达 + ESC 处理时间）；
- 多轴联动时主站侧还要做轴间位置同步补偿（各轴实际位置同时采样后，用同一拍数据算插补），这是机器人控制器的活。
10. 交互演示：CSP 使能 + 点位运动模拟器
点"使能"看状态机逐步到位，再给目标位置看 CSP 周期跟随：顶部状态字实时变化，右侧目标/实际位置曲线一周期一拍地走。
- ① 使能：0x0006 → 0x0007 → 0x000F 逐级走，状态字 0x0240 → 0x0221 → 0x0223 → 0x0227；
- ② 运动：目标阶跃 100000，实际按梯形速度规划跟随（模拟从站 CSP 位置环），到位后 6041h bit10 置 1；
- RxPDO/TxPDO 内容在信息栏实时显示——6 字节映射的现场感。
11. 可编译 C 代码 + 避坑清单
下面是基于 SOEM 的 CSP 控制完整骨架（承接第 12 篇 minimal_master.c），覆盖：模式切换 → 预置 6040h → 进 OP → 逐级使能 → 周期下发目标 + 到位判定。
避坑清单：
| 坑 | 现象 | 对策 |
|---|---|---|
| 进 OP 后控制字报错 | 从站拒使能 / 报配置错误 | 进 OP 前 6040h 必须预置（第 6 节特殊点①） |
| 模式切了没确认 | 6061h 还是旧模式，运动行为不对 | 写 6060h 后必须轮询 6061h 等于目标值 |
| 映射改在 ec_config_map 之后 | IOmap 偏移对不上，数据错位 | 0x1600/0x1A00 改写必须在映射之前（第 5 节） |
| 轨迹里等 bit10 | 到位位永不置 1，逻辑卡死 | 轨迹看跟随误差（6065h/6066h），停点看 bit10（第 8 节） |
| 目标值突跳 | 电机猛冲 / 跟随误差报警 | 主站做斜坡/梯形规划；切换模式后第一拍清目标（第 3 节） |
| 多轴相位差大 | 轨迹走形、龙门扭 | 全轴 DC + Sync0 相移留足数据就位时间（第 9 节 + 同步模式篇） |
一句话收尾：EtherCAT 伺服 = CiA402 状态机（CANopen 篇）+ PDO 映射（PDO 篇）+ DC 同步（同步模式篇）+ SOEM 骨架（SOEM 篇）——本文把这四块拧成一根可运行的轴；照第 6 节的使能时序和第 11 节的代码走，第一根轴就能转起来。