1、引言

针对伺服电机远程控制面临的复杂接线、单一控制和可靠性问题，我们提出了一种新颖的基于CANopen通信协议与驱动子协议实现伺服电机控制的方法。我们详细分析了CANopen协议中的对象字典和报文格式，并介绍了在CANopen环境下的PP、PV和HM三种模式的伺服控制状态机转换，以及如何设置相应的报文。在实验平台上，利用CAN卡和伺服驱动设备以及PC机构，我们成功实现了基于CANopen协议的伺服电机PP、PV和HM三种模式的远程控制。实验结果表明，该方法简化了操作流程，提高了通讯数据传输速度及可靠性，使用户能够更好地监控并操控伺服电机。

2、系统总体架构

本系统由PC机、CANopen上位机、USBCAN适配器及伺服驱动设备组成。其中，CANopen通讯部分采用DS301协议，而伺服控制部分则使用DSP402协议。作为从节点，伺服驱动设备具备CANopen通讯功能，它通过通信接口与总线连接，将信息传送至计算机上的上位机界面；而上位机界面则通过USBCAN适配器对下属设备进行精确操控。

3.CANopen技术原理

a. CANopen 通信模型

在我们的设计中，使用的是标准化的对象字典来描述所有参数，这样可以使不同类型设备之间无缝沟通。此外，我们还定义了一套应用过程来管理这些参数，以便于读取或修改它们。

b. 服务数据对象 (SDO)

SDO用于主站对从站进行配置和监控，是一种关键特性，它允许我们获取实时反馈以便进行进一步处理或调整。

c. 过程数据对象 (PDO)

PDO负责高速、小型数据传输，如定时测量值等，这是为了快速响应各种场景需求而设计的一项重要功能。

d. 应用过程

应用过程是将整个物理世界映射到逻辑世界的一个桥梁，它允许用户根据实际需要建立自己的规则集，以此来解释物理现象并提供必要指令给硬件层面的执行者。

e. 状态转换图（如图）

状态转换图展示了多个步骤，每一步都有其独特目的，比如“PowerDisabled”、“PowerEbabled”、“Fault”，每个阶段都会产生不同的输出信号，从而影响最终结果。

f.PP（位置模式）、PV（速度模式）& HM（回零模式）

PP：支持两种设定方式，一次性的目标位置设定或者连续性的位置设定，可以精确到毫米级别。

PV：专为速度调节优化，其灵活性高，可根据不同的工作负载自动调整性能。

HM：提供多种达到起始位置的手段，如直线加速减速等策略，让电机会更加平稳地达到预定的初始点。

4., 系统软件设计 & 硬件搭建

a. 硬件搭建：

首先，在TI开发环境中配置好相关参数，并完成DS301工程项目，然后下载至驱动器中。在上位机关台设置报文后测试SDO/PDO/NMT等通讯对象。如果测试正确，则硬件搭建已完成。

b. 软件设计：

软件主要分为两大块：闭环控制程序与通信处理程序。在初始化阶段，我们首先完成DSP系统初始化及霍尔编码器感应后的初步判断，然后进入通信处理程序，其中包括从站地址设置及波特率初始化，以及各类预定义映射配置。这一切都是为了确保系统能顺畅运行并准确反映所需信息。