基于PIC芯片嵌入式電機控制器的研究

3．3 通信錯誤處理機制
由于外界干擾或電壓波動等原因，主控微機和控制器之間的通信可能會出現(xiàn)錯誤，導致數(shù)據(jù)丟失，受信側不能正常接收數(shù)據(jù)或系統(tǒng)運行錯誤。為了確保通信的連續(xù)性和可靠性，設計了通信錯誤處理機制。
由于各指令的通信時間均在2 ms之內，如果受信側在2 ms之內依然沒有接收到完整的數(shù)據(jù)，則認為通信出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)將進行恢復處理。受信側會把已接收的數(shù)據(jù)清零并等待重新接收，送信側將再次發(fā)送數(shù)據(jù)。如此循環(huán)，如果發(fā)送三次之后依然不能恢復正常通信，系統(tǒng)將停止運行。
3．4 通信協(xié)議軟件
通信協(xié)議軟件在Windows XP操作系統(tǒng)上用匯編語言開發(fā)而成，其編制方案簡要介紹如下：
(1)主控微機發(fā)送數(shù)據(jù)
當主控微機發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要自動記錄指令的命令字節(jié)，即需要記錄接收該指令的控制器ID號以及指令號Code。
(2)控制器接收數(shù)據(jù)
控制器接收數(shù)據(jù)時，首先將會進行ID校驗，如果一致則接收，然后根據(jù)指令號Code決定需要接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。如果指令ID號與自身的ID號不一致或者在2 ms內沒有接收到完整的數(shù)據(jù)，控制器將會把已接收的數(shù)據(jù)清零并等待主控微機重新發(fā)送。
(3)控制器發(fā)送數(shù)據(jù)
當控制器接收到詢問指令，并確認ID一致后，將返回該指令的命令字節(jié)(ID+Code)和相應的詢問數(shù)據(jù)。對于控制指令和設定指令，則只返回一個命令字節(jié)(ID+Code)。
(4)主控微機接收數(shù)據(jù)
主控微機接收到控制器返回的數(shù)據(jù)后，對于控制和設定指令，將會把返回的數(shù)據(jù)與發(fā)送記錄相比較，如果一致則刪除發(fā)送記錄，否則，認為通信有誤，進行出錯處理；對于詢問指令，將把接收到的數(shù)據(jù)顯示或儲存以備后用。

4 實 驗
圖9是開發(fā)出來的控制器和驅動器。根據(jù)軟件設計方案編制和調試程序后進行了位置控制、速度控制、電流控制的實機實驗。

位置控制實驗結果如圖10所示。位置控制的單位是編碼器的脈沖數(shù)(Pulse)。圖10指出當目標位置是2 795時，位置控制能夠精確地控制電機到達指定的位置。通過多次重復實驗，其誤差均小于±0．2脈沖。

速度控制實驗結果如圖11所示。速度控制以脈沖數(shù)／周期(Pulse／0．4 ms)為單位。

圖11指出當目標速度是30 Pulse／O．4 ms時，速度控制能夠精確地控制電機以指定的速度運行。通過多次重復實驗，其誤差均小于±2 Pulse／O．4 ms。
電流控制實驗結果如圖12所示。電流控制以電機的額定電流與最大指令比(A／7 FH)為單位。圖12指出當目標電流是2 A時，電流控制能夠精確地控制電機在指定的電流下運行。通過多次重復實驗，其誤差均小于±O．1 A。

實驗表明本文提出的控制器位置精度、速度精度、電流精度能滿足多軸服務機器人的需要。

5 結 語
提出的控制器為嵌入式服務機器人控制器的研究和開發(fā)提供了一種新的控制和通信模式。實驗結果指出該控制器的控制精度能滿足多軸服務機器人的需要。該項目的研究將有助于推動我國服務機器人控制器的發(fā)展，具有較好的應用前景。