本發(fā)明涉及運動控制系統(tǒng)信號傳輸方法，特別是指一種多軸運動控制信號傳輸?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

數(shù)控機床或者機器人運動控制系統(tǒng)信號一般采用并行或者串口總線的方式傳播。采用并行方式一個運動軸至少需要4個輸出IO口，1個IO口接電源或接電源正極，1個IO口輸出脈沖，一個IO口輸出方向信號，一個IO口輸出使能信號?？梢赃_到1-10Mbps的速率。但是對于多軸系統(tǒng)，如32軸，控制板需要引出128個端口，對于這些信號端口的隔離和電磁兼容保護將成為很復(fù)雜的問題。同時也導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性變差，因為接線端口越多，接線的復(fù)雜性和出錯失效的概率就越大。如果采用串口總線的方式傳播，如要控制4軸，每軸的輸出在1Mbps速率，按最簡單的8位串口通信，通信需要的波特率在40Mbps以上，直接使用字節(jié)單元串口總線傳輸是難以實現(xiàn)的。

使用串口總線傳輸方式成功的案例是EtherCAT通信總線。中國專利201610049895.7公開了一種應(yīng)用EtherCAT總線通信技術(shù)的模塊化關(guān)節(jié)驅(qū)動器，涉及運用EtherCAT傳輸運動控制信號的方法。但是這種通信總線的成本較高，在中低端場合，其優(yōu)勢沒有發(fā)揮的空間，所以這種通信總線不適用于中低端場合。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述運動控制信號傳輸方法的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種適用于中低端場合的運動控制信號傳輸方法，以克服傳統(tǒng)的并行接口需要線束多，接線復(fù)雜的問題，以及總線的復(fù)雜度高的問題，同時保持高速率的信號傳輸。

基于上述目的，本發(fā)明提供一種運動控制信號傳輸方法，包括：

運動控制卡將運動控制信號傳輸至驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板；

所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板將所述運動控制信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器脈沖信號，

其特征在于：所述運動控制卡將所述運動控制信號傳輸至所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板的傳輸通道是由一路RS485半雙工傳輸介質(zhì)和開漏信號線構(gòu)成，RS485串口設(shè)定為帶奇偶校驗功能，且信號傳輸?shù)倪^程遵循如下通訊協(xié)議：

1)RS485有兩種通信狀態(tài)，一種是直接輸出運動控制信號，一種是指令通信狀態(tài)，系統(tǒng)默認直接輸出運動控制信號；

2)RS485通訊中有一個保留字節(jié),輸出所述保留字節(jié)意味著通信狀態(tài)切換為指令通信狀態(tài)，所述保留字節(jié)可以約定為其它數(shù)字；

3)在指令通信狀態(tài)下，OP端被運動控制卡設(shè)置為接地狀態(tài)，即輸出端拉低；

4)所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板有獨立的編號，每個轉(zhuǎn)接板的編號都不一樣，這個編號可以用戶設(shè)定；

5)在直接輸出運動控制信號狀態(tài)，運動控制卡OP端被設(shè)置為高阻狀態(tài)，轉(zhuǎn)接板通過RS485串口通道接收字節(jié)信號，若發(fā)現(xiàn)串口奇偶校驗錯誤，則立刻拉低轉(zhuǎn)接板的OP端，并保持一定時長，然后又將OP端設(shè)置為高阻狀態(tài)，運動控制卡檢測到OP端低電平，則會在OP端被重新設(shè)定為高阻狀態(tài)之后，重新發(fā)送數(shù)據(jù)；若轉(zhuǎn)接板端無串口奇偶校驗錯誤，則檢測OP端，若OP端為低電平，說明有端口接收發(fā)生錯誤了，則放棄當前接收字節(jié)；若OP端為高電平，則從接收字節(jié)中提取轉(zhuǎn)接板驅(qū)動器編號的比特位值，若此比特位為1，則在驅(qū)動器端口輸出一個脈沖信號。

在本發(fā)明的一些實施例中，在指令通信狀態(tài)下，通過RS485半雙工通信，可以設(shè)定各軸運動方向，讀取、設(shè)定各軸計數(shù)器，錯誤檢測和系統(tǒng)復(fù)位。

本發(fā)明提供的運動控制信號傳輸方法，包括：運動控制卡將運動控制信號傳輸至驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板；所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板將所述運動控制信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器脈沖信號，所述運動控制卡將所述運動控制信號傳輸至所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板的傳輸通道是由一路RS485半雙工傳輸介質(zhì)和開漏信號線構(gòu)成，且信號傳輸?shù)倪^程遵循新的通訊協(xié)議。適用于中低端場合的運動控制信號傳輸方法，克服了傳統(tǒng)的并行接口需要線束多，接線復(fù)雜的問題，以及總線的復(fù)雜度高的問題，同時保持高速率的信號傳輸。

附圖說明

圖1為驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板示意圖；

圖2為本發(fā)明的一個實施例的運動控制卡和驅(qū)動轉(zhuǎn)接板的連接方式示意圖；

圖3為本發(fā)明的一個實施例的信號傳輸接口示意圖；

圖4為本發(fā)明的一個實施例的數(shù)據(jù)字節(jié)與各軸對應(yīng)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

本發(fā)明提供一種運動控制信號傳輸方法，包括：

運動控制卡將運動控制信號傳輸至驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板；

所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板將所述運動控制信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器脈沖信號，

所述運動控制卡將所述運動控制信號傳輸至所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板的傳輸通道是由一路RS485半雙工傳輸介質(zhì)和開漏信號線構(gòu)成，且信號傳輸?shù)倪^程遵循如下通訊協(xié)議：

1)RS485有兩種通信狀態(tài)，一種是直接輸出運動控制信號，一種是指令通信狀態(tài)，系統(tǒng)默認直接輸出運動控制信號；

2)RS485通訊中有一個保留字節(jié),輸出所述保留字節(jié)意味著通信狀態(tài)切換為指令通信狀態(tài)，所述保留字節(jié)可以約定為其它數(shù)字；

3)在指令通信狀態(tài)下，OP端被運動控制卡設(shè)置為接地狀態(tài)，即輸出端拉低；

4)所述驅(qū)動器轉(zhuǎn)接板有獨立的編號，每個轉(zhuǎn)接板的編號都不一樣，這個編號可以用戶設(shè)定；

5)在直接輸出運動控制信號狀態(tài)，運動控制卡OP端被設(shè)置為高阻狀態(tài)，轉(zhuǎn)接板通過RS485串口通道接收字節(jié)信號，若發(fā)現(xiàn)串口奇偶校驗錯誤，則立刻拉低轉(zhuǎn)接板的OP端，并保持一定時長，然后又將OP端設(shè)置為高阻狀態(tài)，運動控制卡檢測到OP端低電平，則會在OP端被重新設(shè)定為高阻狀態(tài)之后，重新發(fā)送數(shù)據(jù)；若轉(zhuǎn)接板端無串口奇偶校驗錯誤，則檢測OP端，若OP端為低電平，說明有端口接收發(fā)生錯誤了，則放棄當前接收字節(jié)；若OP端為高電平，則從接收字節(jié)中提取轉(zhuǎn)接板驅(qū)動器編號的比特位值，若此比特位為1，則在驅(qū)動器端口輸出一個脈沖信號。

本發(fā)明提出的運動控制信號傳輸方法，適用于中低端場合的運動控制信號傳輸方法，克服了傳統(tǒng)的并行接口需要線束多，接線復(fù)雜的問題，以及EtherCAT總線的復(fù)雜度高的問題，同時保持高速率的信號傳輸。

作為本發(fā)明的另一個實施例，在指令通信狀態(tài)下，通過RS485半雙工通信，可以設(shè)定各軸運動方向，讀取、設(shè)定各軸計數(shù)器，錯誤檢測和系統(tǒng)復(fù)位。

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更容易被理解，以下結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。

如圖1所示，為驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板示意圖；圖2為本發(fā)明的一個實施例的運動控制卡和驅(qū)動轉(zhuǎn)接板的連接方式示意圖。圖3為本發(fā)明的一個實施例的信號傳輸接口示意圖；圖4為本發(fā)明的一個實施例的數(shù)據(jù)字節(jié)與各軸對應(yīng)示意圖。

從圖2中可以看出，本實施例的傳輸線纜為6芯雙絞線，只使用其中5芯，此5芯接線端子如圖3所示，圖中V+，V-分別為電源正、負端，A、B為RS485半雙工端口，OP為開漏信號線端口。驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板(圖1)帶2組這樣的端子，2組端子導(dǎo)線直通，即標號一樣的段子有導(dǎo)線連通，因此2組端子等效，功能完全相同，可以互換。設(shè)有2組端子是為了便于將驅(qū)動器串接，如圖2。

運動控制卡的運動控制信號輸出端口由一路RS485半雙工端口加上一根開漏信號口構(gòu)成，驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板端口為同樣結(jié)構(gòu)。在本實施例中，運動控制卡為4-8軸輸出，最大為8軸，此實施例中為4軸輸出(圖2)。

OP為開漏信號線端口接上拉電阻，當OP端被設(shè)為高阻狀態(tài)時，OP端為高電平。

驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板接收RS485和OP線信號，并做出判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，如正確接收數(shù)據(jù)則提取其中的信息并產(chǎn)生驅(qū)動器脈沖信號。優(yōu)選的，驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板由帶串口的單片機實現(xiàn)；驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板也可以由帶串口IP核的CPLD或者FPGA實現(xiàn)，實現(xiàn)的功能與單片機實現(xiàn)的功能相同；

驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板可以作為一個功能模塊直接包含在驅(qū)動器之中。

約定運動控制卡和驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板之間信號傳輸?shù)拇谠O(shè)定為帶奇偶校驗功能，并遵循以下的通信協(xié)議規(guī)范：

1)RS485有兩種通信狀態(tài)，一種是直接輸出運動控制信號，一種是指令通信狀態(tài)，系統(tǒng)默認直接輸出運動控制信號；

2)RS485保留字節(jié)為0x00,正常情況下輸出0x00意味著通信狀態(tài)切換為指令通信狀態(tài)，這個保留字節(jié)可以約定為0-255之間的其它數(shù)字，如0xFF；

3)在指令通信狀態(tài)下OP端被運動控制卡設(shè)置為接地狀態(tài)，即輸出端拉低；

4)各驅(qū)動器接入轉(zhuǎn)接板有獨立的編號，每個轉(zhuǎn)接板編號不一樣，這個編號可以用戶設(shè)定；

5)指令通信狀態(tài)下，通過RS485半雙工通信，可以設(shè)定各軸運動方向，讀取、設(shè)定各軸計數(shù)器，錯誤檢測，系統(tǒng)復(fù)位；

6)在直接輸出運動控制信號狀態(tài)，運動控制卡OP端被設(shè)置為高阻狀態(tài)，轉(zhuǎn)接板通過RS485串口通道接收字節(jié)信號，若發(fā)現(xiàn)串口奇偶校驗錯誤，則立刻拉低轉(zhuǎn)接板的OP端，并保持一定(可設(shè)定，如4us)時長，然后又將OP端設(shè)置為高阻狀態(tài)，運動控制卡檢測到OP端低電平，則會重新發(fā)送數(shù)據(jù)。若無串口奇偶校驗錯誤，轉(zhuǎn)接板則檢測OP端，若OP端為低電平，說明有端口接收發(fā)生錯誤了，則放棄當前接收字節(jié)。若OP端為高電平，則從接收字節(jié)中提取本軸對應(yīng)的比特位(例如本軸編號為3，則提取接收字節(jié)的第3位)，若此比特位為1，則在驅(qū)動器端口輸出一個脈沖信息；

7)一個串口數(shù)據(jù)字節(jié)提供八個軸的脈沖信息，每一位對應(yīng)于一個驅(qū)動器(見圖四)。

遵循上述通訊協(xié)議，運動控制信號傳輸?shù)膶嵗缦隆?/p>

如果控制卡按先后順序正確傳輸一下字節(jié)0b0000 0001,0b0000,0011,0b0000 0001,0b0000 0011則第一軸輸出4個脈沖，第二軸輸出2個脈沖，其它軸不輸出脈沖。

通信協(xié)議5)指令通信狀態(tài)下，通過RS485半雙工通信，可以設(shè)定各軸運動方向，讀取、設(shè)定各驅(qū)動器脈沖計數(shù)器，錯誤檢測，系統(tǒng)復(fù)位的實施例如下：

例如，約定一個數(shù)據(jù)幀為4字節(jié)，第一字節(jié)為保留字節(jié)0x00；第二字節(jié)為轉(zhuǎn)接板編號；第三個字節(jié)為指令字節(jié)，指令可以為讀取、設(shè)定計數(shù)器、錯誤檢測；第四個字節(jié)為校驗字節(jié)，為前面三字節(jié)的校驗和，用于檢查數(shù)據(jù)幀的正確性。如0x00-0x01-0xFF-0xCC為讀取第2個驅(qū)動器的脈沖計數(shù)器值，轉(zhuǎn)接板收到此數(shù)據(jù)并校驗正確性之后，將驅(qū)動器的脈沖計數(shù)值發(fā)送回運動控制卡。發(fā)送的數(shù)據(jù)幀為8字節(jié)，第1字節(jié)為保留字節(jié)0x00；第2字節(jié)為轉(zhuǎn)接板編號；第3-6字節(jié)為脈沖計數(shù)器值，第7-8字節(jié)為校驗字節(jié)，為前面6字節(jié)的校驗和，用于檢查數(shù)據(jù)幀的正確性。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應(yīng)理解為對本發(fā)明實施例的限定，后續(xù)實施例對此不再一一說明。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。

另外，為簡化說明和討論，并且為了不會使本發(fā)明難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(IC)芯片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本發(fā)明難以理解，并且這也考慮了以下事實，即關(guān)于這些框圖裝置的實施方式的細節(jié)是高度取決于將要實施本發(fā)明的平臺的(即，這些細節(jié)應(yīng)當完全處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范圍內(nèi))。在闡述了具體細節(jié)(例如，電路)以描述本發(fā)明的示例性實施例的情況下，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下或者這些具體細節(jié)有變化的情況下實施本發(fā)明。因此，這些描述應(yīng)被認為是說明性的而不是限制性的。

盡管已經(jīng)結(jié)合了本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明進行了描述，但是根據(jù)前面的描述，這些實施例的很多替換、修改和變型對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器架構(gòu)(例如，動態(tài)RAM(DRAM))可以使用所討論的實施例。

本發(fā)明的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。