基于CAN總線的伺服電機手持調試終端系統設計

王引衛++李晴++應雯雯

摘 要：伺服系統響應速度快、控制精度高，近年來被廣泛使用。目前使用的伺服電機調試系統多為PC軟件，維修人員后期現場調試不便。本文研究的基于CAN總線的伺服電機手持調試終端系統，與PC軟件相比，具有易攜帶、成本低的優點，且其通訊可靠，滿足調試需求。

關鍵詞：CAN總線；伺服電機；調試終端

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.258

0 引言

伺服系統具有控制速度、位置精度準確的優點，因此在軍用和民用領域大量使用。常見的伺服電機調試工具多為PC軟件，調試人員調試過程中存在一定不便，設計一款基于CAN總線的伺服電機手持調試終端，其信息傳輸質量好，攜帶方便，且滿足調試需求。

1 系統總體設計

基于CAN總線的伺服電機手持調試終端，主要由控制器、CAN 總線、顯示模塊和按鍵模塊組成。控制器通過CAN總線向電機發送指令，實現對電機運行狀態的控制，且可以通過發送指令讀取電機實時運行狀態，CAN總線是信息傳遞的橋梁，其高可靠性和良好的錯誤監測能力增加了調試終端的準確性，顯示模塊實時顯示控制參數的變化和讀取電機運行狀態數據，按鍵模塊可在多個可調參數中選擇所要調整的項目，使用按鍵改變對應項目數值，在多個頁面間可使用按鍵進行進入和返回的功能。

2 硬件部分設計

在此伺服電機手持調試終端中，硬件主要為控制器，CAN模塊為MC56F8037的集成部分，CAN收發器為PAC82C250，液晶顯示器，按鍵電路，復位電路。電源部分直接采用12V電源適配器。

2.1 控制器

控制器選用飛思卡爾公司推出的一款高效16位數字信號控制器MC56F8037，它采用了雙哈佛結構設計，內部總線時鐘32MHz下可達到32MIPS的指令執行速度，且功耗低，抗干擾性能好。

2.2 CAN收發器PCA82C250

為了提高通信可靠性、增加傳輸距離，CAN模塊的Tx和Rx兩個引腳通常通過一個收發器再與總線連接。

2.3 液晶顯示器

LCD12864液晶顯示屏有多種顯示格式，根據不同需求可顯示不同大小的字體，具有功耗低、體積小、顯示內容豐富的特點。適合小型手持儀器使用。

2.4 按鍵電路

使用8個按鍵組成按鍵模塊，在按鍵按下時，MC56F8037執行相應操作，其中包括頁面的進入、退出，可調參數項的選擇，參數數值的調整。

3 軟件框架結構

該手持調試終端的軟件框架由DSP MC56F8037、按鍵模塊、顯示模塊、CAN總線組成。當有按鍵按下時，MC56F8037作出相應處理，再將信號經過CAN總線發送至伺服電機，同時顯示模塊實時顯示調整參數。

3.1 DSP處理軟件構建

DSP MC56F8037為系統主控單元，主要用途是對輸入信號進行處理和發出執行指令，在MC56F8037接收到按鍵模塊輸入的信號后，將接收到的信號處理再發送至CAN總線。

3.2 按鍵模塊軟件構建

當某個端口所對應的按鍵按下后，加入延時判斷，如果大于設定時間，則認為此次按鍵有效，如果小于設定時間，則認為此次按鍵無效，這樣可以有效排除因無意識碰觸引起的短暫按下按鍵。如果按鍵有效，則執行對應程序功能。

3.3 顯示模塊軟件構建

顯示模塊LCD12864搭配字庫顯示所需信息，初始化I/O接口，在底層編寫LCD顯示函數和字庫調取函數，根據顯示的內容在字庫中需找對應地址，將對應地址中的內容取出再發送至LCD顯示函數中。

3.4 CAN總線軟件構建

CAN總線軟件設計主要包括：CAN的初始化，CAN總線數據的發送和伺服電機運動狀態信息的接收。

CAN的初始化只要包括時鐘源的設置、工作方式的配置、波特率參數的設置、接收屏蔽寄存器的設置、發送優先級和中斷允許寄存器的設置。CAN總線數據發送中斷是完成數據從CAN控制器到CAN總線的發送的過程，MC56F8037內部集成的CAN 模塊將MC56F8037處理器發送的數據接收到后放入發送緩沖器，然后將命令寄存器的“發送請求”標志位置位，啟動發送命令請求。CAN總線數據接收中斷是讀取接收緩沖區中的數據，再對接收到的數據進行處理。

4 結語

本文設計的的伺服電機手持調試終端，基于CAN總線的功能，使用DSP MC56F8037作為控制器，組合按鍵模塊和顯示模塊，在伺服電機調試的過程中，通過CAN總線傳輸指令，其信號傳輸穩定，發送的CAN指令可控制伺服電機的運行狀，并且可以通過指令讀取伺服電機的實時運行狀態，對發送值和讀取值在LCD屏幕上實時顯示，可以檢測伺服電機的運行狀態，進而對其進行調試。該手持調試終端系統已用于西安某電機生產企業，得到用戶的廣泛好評，相較傳統PC機作為上位機調試，手持調試終端攜帶方便，成本低，操作簡單，同時滿足調試功能。

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基金項目：本文得到西京學院研究生創新基金項目“伺服驅動器手持調試終端設計與實現”（2017-YJSXM-04）的資助。