针对伺服电机远程控制的创新方法：利用CANopen通信协议与总线通信四种方式实现伺服控制模式

引言

为了解决伺服电机远程控制中接线复杂、控制单一、可靠性不高等问题，我们提出了一种新的方法，利用CANopen通信协议和驱动子协议来实现伺服电机的控制。这一方法分析了CANopen协议的对象字典和报文格式，并详细介绍了在CANopen环境下PP、PV、HM三种伺服控制模式的报文设置。通过搭建实验平台，我们成功实现了基于CANopen协议的伺服电机的PP、PV、HM三种模式的控制。实验结果表明，该方法简单易操作，通讯数据快速且可靠。

系统总体架构

整个系统由PC机、上位机软件、中间件程序以及USBCAN适配器和伺服驱动设备组成。上位机软件通过USBCAN适配器与外部硬件进行交互，而中间件程序则负责处理来自不同设备之间数据传输。

CANopen伺服控制原理

1） CANopen通讯模型

在这项技术中，我们采用了一个基于对象字典和应用过程（AP）结构化模型来描述设备行为。每个设备都有其独特的一套参数列表，这些参数可以被主站或从站访问，以便于配置和监控。

2） 服务数据对象（SDO）

SDO是用于主站对从站进行状态管理以及配置和监控的一个重要工具。在我们的设计中，它被用来设置并读取从站上的各种参数，如速度值或位置值等。

3） 过程数据对象（PDO）

PDO则用于高速传输小型数据包，如实时过程信息。在我们的系统中，它被用作同步网络中的其他节点以确保所有节点都保持相同状态。

4） 状态转换图

我们使用了一套精心设计的地图来描述各个状态之间如何相互转换，以及在哪些条件下会发生这种转换。此地图为我们提供了一条清晰而直观地理解整个流程所需遵循步骤之路。

5） 三种基本模式：

PP：简易位置模式，可以通过单步设定或者连续设定两种方式进行。

PV：简易速度模式，允许用户根据需求选择不同的速度级别。

HM：回零模式，可提供多样化的手动回零方式，以满足不同场景下的需求。

系统软硬件实现

系统硬件搭建：

硬件搭建主要依赖于TI公司开发环境中的DS301工程项目，以及DSP402子协议相关代码。

通过调试运行后，将相关代码下载至DSP芯片内，从而完成实际操作测试。

系统软件设计：

软件部分主要包括闭环运动算法及其实施以及CANOpen通信逻辑两大块内容。

初始化阶段首先初始化全局变量及开启全局中断，然后获取霍尔传感器反馈信号以确定初始角度位置。

通讯初始化阶段则涉及到地址配置波特率设置，以及预定义映射等工作，最终进入到通讯处理程序段落

伺服控制报文设置：

在上位机界面使用NMT报文启动/停止从站；使用SDO报文调整目标值；最后将当前状态映射至PDO并读取以验证正确性

控制验证:

PP, PV, 和 HM 模式下，分别展示了如何通过上述步骤逐渐改变目标值，从而使得电机会按照预定的路径移动或停止。在每一步变化，都能看到实时监控界面显示出的曲线与预期完全匹配，证明该方案有效高效且具有良好的稳定性。