基于CAN總線的伺服電機通信控制
加入技術(shù)交流群
同時，伺服控制器還提供2路參數(shù)輸入通道和2路參數(shù)輸出通道。在CAN總線上，上位主機可通過2路參數(shù)輸入通道，對伺服控制器內(nèi)的各種參數(shù)進行設(shè)置修改，如伺服電機的加減速時間、齒輪箱變速比、級聯(lián)系數(shù)等等；通過2路參數(shù)輸出通道讀取伺服控制器的各種參數(shù)，如伺服電機的當(dāng)前溫度、當(dāng)前配置的加減速時間以及電機的實際電壓電流等等，故只要是能在伺服控制器的參數(shù)代碼表中找得到的參數(shù)，基本上都能夠讀取。
通過CAN總線接口與各個數(shù)據(jù)通道，伺服電機可將自己的相關(guān)數(shù)據(jù)信息發(fā)送到CAN總線上；同時亦可以接收來自總線的伺服電機所需的各種數(shù)據(jù)信息與控制命令。
5 CAN的通信協(xié)議
作為實時性要求比較高的工業(yè)控制底層網(wǎng)絡(luò)，CAN協(xié)議只分為3層：物理層、數(shù)據(jù)鏈入層和應(yīng)用層。CAN通信協(xié)議有4種不同的幀格式：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯誤幀和超載幀。
由于CAN通信協(xié)議給出的只是共性要求，在實際應(yīng)用中需要將協(xié)議具體化，建立適用的協(xié)議規(guī)則。根據(jù)伺服電機伺服控制器的特點，并遵循CAN通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，制定了伺服控制器的通信協(xié)議規(guī)則。伺服控制器的每個信息幀分為2部分：幀頭和數(shù)據(jù)域。幀頭占2B，其前11位為標(biāo)識符，然后是一位RTR位，最后是4位的數(shù)據(jù)長度位DLC（即所發(fā)數(shù)據(jù)的實際長度，以字節(jié)為單位）。數(shù)據(jù)域占用8B。11位的信息標(biāo)識符反應(yīng)了節(jié)點的優(yōu)先級別，總線仲裁就是通過它來實現(xiàn)的，信息幀的標(biāo)識符越小，信息幀就具有越高的優(yōu)先權(quán)。除總線狀態(tài)等特殊信息外，伺服控制器對所傳輸信息的標(biāo)識符有一定的計算公式：
信息標(biāo)識符＝基準(zhǔn)標(biāo)識符＋設(shè)定的控制器的節(jié)點地址
伺服控制器的節(jié)點地址可以在參數(shù)代碼表中設(shè)定。而對信息的基準(zhǔn)標(biāo)識符，伺服控制器有統(tǒng)一的規(guī)定，如：同步觸發(fā)信號的基準(zhǔn)標(biāo)識符為128，來自控制器CAN-OUT1通道的信息的基準(zhǔn)標(biāo)識符為384，而發(fā)送到控制器CAN-IN1通道的信息的基準(zhǔn)標(biāo)識符為512，通過參數(shù)通道1發(fā)送到控制器的信息基準(zhǔn)標(biāo)識符為1536，通過參數(shù)通道1接收的信息基準(zhǔn)標(biāo)識符則為1408。
對于8B的數(shù)據(jù)域，用戶需要按照所要發(fā)送的具體信息來確定應(yīng)遵循的使用原則。比如，要通過參數(shù)通道進行參數(shù)設(shè)定，第1個字節(jié)為命令碼，第2、3字節(jié)為參數(shù)對應(yīng)的索引號，第4個字節(jié)為參數(shù)對應(yīng)的次索引，后4個字節(jié)是要設(shè)定的參數(shù)數(shù)據(jù)大小；而要發(fā)送信息到某伺服控制器的過程數(shù)據(jù)通道CAN-IN1，則直接是數(shù)據(jù)信息的發(fā)送，沒有命令碼，也沒有索引號。
6 上位主機的軟件設(shè)計
通過CAN總線進行通信與控制的伺服電機，在針對實際的應(yīng)用要求配置好伺服控制器的內(nèi)部控制信號流，以及基于CAN的接口功能模塊和數(shù)據(jù)通道后，剩下需要解決的是上位主機的軟件設(shè)計問題。
由于上位主機所接插的CAN通訊適配卡一般都提供CAN的驅(qū)動函數(shù)，所以在上位機軟件的編制過程中，實現(xiàn)與CAN總線的通信部分可以直接調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，如上位主機與CAN通信的主要任務(wù)：對CAN適配卡的初始化、CAN信息包的發(fā)送、CAN信息包的接收等，都有現(xiàn)成的函數(shù)可以使用，為用戶使用CAN進行通信提供了方便。對CAN通訊適配卡的初始化主要是初始化適配卡的各個寄存器，設(shè)置中斷向量、通信卡的波特率以及中斷屏蔽字等必要的參數(shù)，為正常通信作準(zhǔn)備。實現(xiàn)CAN信息包的發(fā)送，首先要確定信息包的11位信息標(biāo)識符，填入幀頭，并在數(shù)據(jù)域中填入需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，通過發(fā)送函數(shù)發(fā)送給所有CAN節(jié)點或特定的CAN節(jié)點上。而對于使用接收函數(shù)所接收的CAN信息包，亦通過其11位信息標(biāo)識符，判斷其來源，對數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)進行處理，取得有效的信息，進行顯示或存儲，并按照控制需要發(fā)送控制指令。其軟件控制流程圖，如圖2所示。
7 結(jié)束語
倫茨伺服電機CAN接口的引入，提高了伺服電機的自動化水平，使伺服電機在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的通信與控制更為方便、靈活和可靠。
CAN總線在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中越來越廣泛的應(yīng)用，為帶CAN接口的伺服電機提供了廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻
[1]鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.
[2]Lenze.Operating Instruction(Global Drive Mannuls 9300).(end)
數(shù)字通信相關(guān)文章:數(shù)字通信原理
伺服電機相關(guān)文章:伺服電機工作原理
通信相關(guān)文章:通信原理
雙絞線傳輸器相關(guān)文章:雙絞線傳輸器原理
評論