[发明专利]一种模块化的伺服驱动器软件框架及其设计方法

权利要求书

1.一种模块化的伺服驱动器软件框架，其特征在于，包括5种基本模块：

通信模块，包括通信硬件模块和通信虚拟模块，所述通信硬件模块负责完成不同通信方式的驱动配置，实现透明传输；所述通信虚拟模块负责协议帧的封装与解析；

指令模块，包括指令硬件模块和指令虚拟模块，所述指令硬件模块负责利用指令装载机制从所述通信模块处装载指令数据；所述指令虚拟模块负责通过指令循环机制使控制指令参与到系统环路运算中；

控制器模块，包括控制器虚拟模块，所述控制器虚拟模块负责控制率的计算；

传感器模块，包括传感器硬件模块和传感器虚拟模块，所述传感器硬件模块负责配置不同传感器的驱动，获取传感器数据并做预处理；所述传感器虚拟模块用于负责根据所述传感器虚拟模块的硬件地址，从具有相同硬件地址的传感器硬件模块中获取数据；

设备模块，包括设备硬件模块和设备虚拟模块，所述设备虚拟模块负责获取控制器计算获得的控制率；所述设备硬件模块负责根据所述设备硬件模块的硬件地址，将具有相同硬件地址的设备虚拟模块的控制率传输给实际设备。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的伺服驱动器软件框架，其特征在于，所述不同通信方式包括UART通信方式、CAN总线通信方式以及EtherCAT总线通信方式；

所述协议帧的封装与解析，包括：

根据可拓展的协议帧格式封装需要发送的数据和解析接收到的协议帧；其中，所述协议帧格式包括地址、数据以及时间戳。

3.根据权利要求2所述的一种模块化的伺服驱动器软件框架，其特征在于，所述根据可拓展的协议帧格式封装需要发送的数据和解析接收到的协议帧，包括：

对总线上的协议帧进行解密操作，解密后获得的协议帧包含驱动器地址和模块地址；

驱动器接收到协议帧后，通过驱动器地址确定是否需要接收该协议帧；若确定需要接收，驱动器根据模块地址将解析完后的数据分发给不同的基本模块，从而实现总线上的数据交互。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的伺服驱动器软件框架，其特征在于，在指令模块中，指令的形式包括预设的特殊指令和上位机实时产生的指令；指令循环机制用于使指令虚拟模块的输出处于停止状态、末位保持状态或者自动循环指令存储数组状态；

在控制器模块中，控制器由多个基本控制单元组成，以实现前馈控制结构、单环控制结构或者多环控制结构，满足不同控制需求的控制器设计。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种模块化的伺服驱动器软件框架的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

将底层代码分为硬件模块层和虚拟模块层，其中硬件模块层负责与底层硬件的数据交互，虚拟模块层负责系统各部分之间的数据交互、运算以及与上位机/通信总线的数据交互；

建立模块工作机制；

建立双地址绑定机制，实现硬件对算法的透明效果；

建立数据传输保障机制，用以保证数据传输的可靠性和安全性；

建立系统构建机制；

建立驱动器网络系统；

其中，所述硬件模块层包括通信硬件模块、指令硬件模块、传感器硬件模块和设备硬件模块，所述虚拟模块层包括通信虚拟模块、指令虚拟模块、控制器虚拟模块、传感器虚拟模块和设备虚拟模块。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述建立模块工作机制，包括：

通过虚拟模块的选中、启用、上传3种标志位来使能对应的基本模块的选中、启用、上传功能；

基于基本模块的输入输出管理功能，基本模块可接收单个或多个信号同时输入，同时输出单个或多个信号。

7.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述建立双地址绑定机制，包括：

根据因不同需求而配置的双地址绑定表，伺服驱动器的虚拟模块可获得对应的实际硬件的硬件地址，从而实现跟不同硬件模块的绑定；

绑定后，硬件模块可按需配置不同硬件的驱动，也可对获取的数据进行预处理。