基于CAN总线的伺服电机手持调试终端系统设计

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摘 要：伺服系统响应速度快、控制精度高，近年来被广泛使用。目前使用的伺服电机调试系统多为PC软件，维修人员后期现场调试不便。本文研究的基于can总线的伺服电C手持调试终端系统，与PC软件相比，具有易携带、成本低的优点，且其通讯可靠，满足调试需求。

关键词：CAN总线；伺服电机；调试终端

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.258

0 引言

伺服系统具有控制速度、位置精度准确的优点，因此在军用和民用领域大量使用。常见的伺服电机调试工具多为PC软件，调试人员调试过程中存在一定不便，设计一款基于CAN总线的伺服电机手持调试终端，其信息传输质量好，携带方便，且满足调试需求。

1 系统总体设计

基于CAN总线的伺服电机手持调试终端，主要由控制器、CAN 总线、显示模块和按键模块组成。控制器通过CAN总线向电机发送指令，实现对电机运行状态的控制，且可以通过发送指令读取电机实时运行状态，CAN总线是信息传递的桥梁，其高可靠性和良好的错误监测能力增加了调试终端的准确性，显示模块实时显示控制参数的变化和读取电机运行状态数据，按键模块可在多个可调参数中选择所要调整的项目，使用按键改变对应项目数值，在多个页面间可使用按键进行进入和返回的功能。

2 硬件部分设计

在此伺服电机手持调试终端中，硬件主要为控制器，CAN模块为MC56F8037的集成部分，CAN收发器为PAC82C250，液晶显示器，按键电路，复位电路。电源部分直接采用12V电源适配器。

2.1 控制器

控制器选用飞思卡尔公司推出的一款高效16位数字信号控制器MC56F8037，它采用了双哈佛结构设计，内部总线时钟32MHz下可达到32MIPS的指令执行速度，且功耗低，抗干扰性能好。

2.2 CAN收发器PCA82C250

为了提高通信可靠性、增加传输距离，CAN模块的Tx和Rx两个引脚通常通过一个收发器再与总线连接。

2.3 液晶显示器

LCD12864液晶显示屏有多种显示格式，根据不同需求可显示不同大小的字体，具有功耗低、体积小、显示内容丰富的特点。适合小型手持仪器使用。

2.4 按键电路

使用8个按键组成按键模块，在按键按下时，MC56F8037执行相应操作，其中包括页面的进入、退出，可调参数项的选择，参数数值的调整。

3 软件框架结构

该手持调试终端的软件框架由DSP MC56F8037、按键模块、显示模块、CAN总线组成。当有按键按下时，MC56F8037作出相应处理，再将信号经过CAN总线发送至伺服电机，同时显示模块实时显示调整参数。

3.1 DSP处理软件构建

DSP MC56F8037为系统主控单元，主要用途是对输入信号进行处理和发出执行指令，在MC56F8037接收到按键模块输入的信号后，将接收到的信号处理再发送至CAN总线。

3.2 按键模块软件构建

当某个端口所对应的按键按下后，加入延时判断，如果大于设定时间，则认为此次按键有效，如果小于设定时间，则认为此次按键无效，这样可以有效排除因无意识碰触引起的短暂按下按键。如果按键有效，则执行对应程序功能。

3.3 显示模块软件构建

显示模块LCD12864搭配字库显示所需信息，初始化I/O接口，在底层编写LCD显示函数和字库调取函数，根据显示的内容在字库中需找对应地址，将对应地址中的内容取出再发送至LCD显示函数中。

3.4 CAN总线软件构建

CAN总线软件设计主要包括：CAN的初始化，CAN总线数据的发送和伺服电机运动状态信息的接收。

CAN的初始化只要包括时钟源的设置、工作方式的配置、波特率参数的设置、接收屏蔽寄存器的设置、发送优先级和中断允许寄存器的设置。CAN总线数据发送中断是完成数据从CAN控制器到CAN总线的发送的过程，MC56F8037内部集成的CAN 模块将MC56F8037处理器发送的数据接收到后放入发送缓冲器，然后将命令寄存器的“发送请求”标志位置位，启动发送命令请求。CAN总线数据接收中断是读取接收缓冲区中的数据，再对接收到的数据进行处理。

4 结语

本文设计的的伺服电机手持调试终端，基于CAN总线的功能，使用DSP MC56F8037作为控制器，组合按键模块和显示模块，在伺服电机调试的过程中，通过CAN总线传输指令，其信号传输稳定，发送的CAN指令可控制伺服电机的运行状，并且可以通过指令读取伺服电机的实时运行状态，对发送值和读取值在LCD屏幕上实时显示，可以检测伺服电机的运行状态，进而对其进行调试。该手持调试终端系统已用于西安某电机生产企业，得到用户的广泛好评，相较传统PC机作为上位机调试，手持调试终端携带方便，成本低，操作简单，同时满足调试功能。

参考文献：

[1]赵锦园，王婷婷，马钧华.一种基于CAN总线的电机测试数据通信系统设计[J].机电工程，2016（33）：1149-1153.

[2]程江涛，董秀萍.基于CAN总线的远程温度采集系统设计[J].工业自动化，2016（45）：14-18.

[3]邹益仁，马增良.现场CAN总线的设计和研发[M].北京：国防工业出版社，2003.

基金项目：本文得到西京学院研究生创新基金项目“伺服驱动器手持调试终端设计与实现”（2017-YJSXM-04）的资助。