[发明专利]一种通用伺服驱动总线接口的实现装置及方法

说明书

一种通用伺服驱动总线接口的实现方法及装置，装置包括总线通信单元与伺服控制单元，所述总线通信单元和伺服控制单元均采用模块化开发方法，通过SPI自定义协议实现两者之间的双向数据全双工通信，协议帧涵盖了帧头、功能码、周期性数据、非周期数据、以及CRC校验机制；总线通信单元与伺服控制单元之间采用单周期内的双SPI数据帧收发机制，确保主站下发指令得到及时处理，同时向主站提供最新的反馈信息；总线通信单元还用于提供一种工业总线主站下发帧时间戳的检测判断机制，调整双数据帧传输的时间间隔，确保伺服控制单元准确采样处理每个数据帧。

技术领域

本发明涉及数控加工相关技术领域，具体涉及一种通用伺服驱动总线接口的实现装置及方法。

背景技术

当前，高速高精数控加工技术领域对伺服驱动的实时性要求越来越高，传统的脉冲式驱动在抗干扰性方面已经不满足要求，不适合长距离数据传输。随着工业互联总线网络技术的发展，EtherCAT、Powerlink、CANopen、SERCOS等多种工业总线逐渐被用作于伺服驱动总线接口。其中，EtherCAT工业总线以其拓扑结构灵活、配置方便、高实时性的特点被众多伺服驱动厂家支持，具有较高的市场占有率。但是，对于伺服驱动厂家而言，为每一种工业总线开发一款伺服驱动设备，一方面硬件设计改板周期长，另一方面也增加了软件工程师维护总线接口的负担，软件设计的效率不高。

在上述背景下，研究单元化、通用型的伺服驱动总线接口开发方法，可满足对多种工业总线适配的需求，降低硬件成本，方便后续软件代码的升级、维护。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种通用伺服驱动总线接口的实现装置及方法，具体方案如下：

作为本发明的第一方面，提供一种通用伺服驱动总线接口的实现装置，所述装置包括总线通信单元和伺服控制单元，所述总线通信单元和伺服控制单元基于SPI自定义协议实现双向数据全双工通信，其中，所述伺服控制单元与总线通信单元之间的SPI数据帧涵盖了帧头、功能码、周期性数据、非周期数据以及CRC校验机制，帧头包含了设备地址和帧索引号；功能码标识了是否有伺服参数读写请求和请求码；周期性数据包含了控制字、操作模式、位置指令和速度指令；非周期性数据包含了伺服参数编号和数据；帧尾是CRC校验码，所述总线通信单元与伺服控制单元之间采用单周期内的双SPI数据帧收发机制，所述总线通信单元还用于提供一种工业总线主站下发帧时间戳的检测判断机制，调整双数据帧传输的时间间隔，确保伺服控制单元及时采样处理每个数据帧。

进一步地，所述总线通信单元采用嵌入式处理器作为SPI自定义协议栈的发起者，所述伺服控制单元采用数字信号处理器作为SPI自定义协议的应答者，发起者和应答者之间进行双向数据全双工通信。

进一步地，所述总线通信单元具体用于：

根据总线通信单元和伺服控制单元的SPI自定义协议栈接口，初始化硬件外设的接口参数，配置总线接口和总线对象字典；将周期性数据放入中断处理：检测伺服支持的工作模式，进入相对应的工作模式处理机制，按照不同的工作模式处理机制处理PDO事件；将非周期性数据放到后台处理：监测是否有主站下发的SDO子数据帧；若有SDO子数据帧，则解析SDO子数据帧，获悉是SDO写请求还是SDO读请求，若是主站发起SDO写请求，则先检查之前的SDO写请求列表是否为空，直到所有写请求完成后，才会响应本次SDO写请求。若是主站发起SDO读请求，则先检查之前是否有待发送的读反馈处于等待状态，直到所有读反馈信息发送完毕后，才会响应本次SDO读请求。

进一步地，所述总线通信单元提供的一种工业总线主站下发帧时间戳的检测判断机制具体包括：

A，创建总线SPI数据帧下发时间戳的检测任务；

B，当有新的检测请求时，使能总线协议栈发送时刻检测机制，开启检测任务；