摘要：隨著工業(yè)4.0的提出，網(wǎng)絡(luò)化是工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文提出了一種驅(qū)動(dòng)器(如伺服、變頻器)集成多種工業(yè)總線（ETHERNETPowerlink，EtherCAT，CANOpen）的方法，主要解決多總線統(tǒng)一、多軸在驅(qū)動(dòng)控制級(jí)別（如PWM中斷）的同步問題。與采用多個(gè)總線并行實(shí)現(xiàn)的方法不同，本文提供了一種基于IEC61800-7的統(tǒng)一架構(gòu)和接口。該架構(gòu)的通信模型分為物理層、協(xié)議層、接口層和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層。協(xié)議層主要基于IEC61800-7-301標(biāo)準(zhǔn)，它是一種基于對(duì)象字典、包含周期數(shù)據(jù)（PDO）、非周期數(shù)據(jù)（SDO）等數(shù)據(jù)交換的協(xié)議；接口層則對(duì)協(xié)議層進(jìn)行封裝，提供面向驅(qū)動(dòng)的、統(tǒng)一的函數(shù)接口、對(duì)象集合和對(duì)象字典，最關(guān)鍵的是多軸驅(qū)動(dòng)的同步接口；驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層用于實(shí)現(xiàn)IEC61800-7-201協(xié)議的功能，并以該協(xié)議作為驅(qū)動(dòng)開發(fā)的核心，而不僅僅作為數(shù)據(jù)接口。然后，本文在驅(qū)動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)了上述多工業(yè)總線的集成功能，它具有較高的靈活性和可擴(kuò)展性。最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性，以及多軸的同步性能。

1引言

網(wǎng)絡(luò)化是工業(yè)發(fā)展的重要方向之一。工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò)型驅(qū)動(dòng)器，包含網(wǎng)絡(luò)型伺服、網(wǎng)絡(luò)型變頻器，是運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展的重要方向，它可以提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性、減少布線，通訊速率高、信息量大等特點(diǎn)。

為了統(tǒng)一工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，IEC組織推出了IEC61158/ISASP50.02標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)由于市場(chǎng)應(yīng)用、廠商推廣等原因并沒給出統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，第四版限定了主流的20個(gè)總線。顯然多種網(wǎng)絡(luò)接口阻礙了工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展，一方面，驅(qū)動(dòng)制造商需要支持多種總線接口、服務(wù)與支持；另一方面，控制器制造商以及系統(tǒng)集成者要考慮如何集成，而同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口也有不同的應(yīng)用層控制協(xié)議。因此，催生了IEC61800-7標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義描述了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（PowerDriveSystems）在工業(yè)自動(dòng)化中統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)映射層規(guī)范IEC61800-7-300和應(yīng)用層規(guī)范IEC61800-7-200，如圖1所示。

該標(biāo)準(zhǔn)給出了4大類應(yīng)用協(xié)議Cia402，CIPMotion，PROFIdrive，SERCOS。雖不是一個(gè)協(xié)議，但依然極大地方便了驅(qū)動(dòng)、控制器、系統(tǒng)集成三者交互。其中Cia402協(xié)議由于其歷史、開放性，在運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用廣泛。它最早由CANinAutomation（CiA）組織制定，是CANOpen眾多應(yīng)用協(xié)議里的一種，早期依賴于CAN總線，現(xiàn)在由IEC61800-7-201收錄并擴(kuò)展使其支持工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，如ETHERNETPowerlink（以下簡(jiǎn)稱Powerlink）、EtherCAT。網(wǎng)絡(luò)型伺服可以分為兩類接口，一類是傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，一類是較新的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。實(shí)時(shí)以太網(wǎng)則是近年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線的新發(fā)展方向，是工業(yè)以太網(wǎng)中實(shí)時(shí)性最好的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中，Powerlink和EtherCAT市場(chǎng)占有率和通用性較好。

網(wǎng)絡(luò)型伺服對(duì)主站的依賴度較高，由于行業(yè)、市場(chǎng)等原因，市場(chǎng)上有各種控制器，很難一種總線可以適應(yīng)所有應(yīng)用，因此集成Powerlink、EtherCAT、CANOpen的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，更能滿足市場(chǎng)的需求，也是本文研究的重點(diǎn)。另外，傳統(tǒng)的脈沖型伺服已很難應(yīng)對(duì)現(xiàn)代控制系統(tǒng)的要求，比如工業(yè)機(jī)器人擁有多個(gè)伺服，其脈沖布線會(huì)很復(fù)雜，無(wú)法傳輸報(bào)警、力矩等高級(jí)信息。

國(guó)內(nèi)還沒有同時(shí)集成Powerlink、EtherCAT、CANOpen的驅(qū)動(dòng)器，國(guó)外伺服產(chǎn)品如倫茨伺服采用插通訊卡的方式，支持多種總線。JuKyungLee給出了基于IEC61800及EtherCAT的實(shí)現(xiàn)方式，其控制器及驅(qū)動(dòng)均按標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，但只一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的應(yīng)用接口。山東大學(xué)丁信忠給出了一種基于EtherMAC總線的伺服，其采用的自定義、未標(biāo)準(zhǔn)化的控制協(xié)議。一些總線的廠商給出了各自的集成方法，有的是對(duì)硬件和協(xié)議的簡(jiǎn)單集成(如PORTING、IXXAT公司的總線產(chǎn)品)，有的面向通信提供了統(tǒng)一的接口(如Softing公司、赫優(yōu)訊)，而沒有面向驅(qū)動(dòng)應(yīng)用提供統(tǒng)一接口，并且由于各總線差異較大，配置和使用過程依然較繁瑣。通常，一種集成總線的驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)都采用并行方法，如圖2所示。圖中的API代表函數(shù)應(yīng)用接口。

該解決方案的缺點(diǎn)是：每種工業(yè)總線協(xié)議都要有自己的對(duì)象字典與對(duì)象、需要協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且需要各自的協(xié)議棧運(yùn)行接口?？梢娖浣粨Q過程復(fù)雜，而且沒有為驅(qū)動(dòng)專門提供同步接口。

介于當(dāng)前還沒有面向驅(qū)動(dòng)的、同時(shí)支持Powerlink、EtherCAT、CANOpen總線的統(tǒng)一接口架構(gòu)的論述，本文將闡述解決方法。本項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層不進(jìn)行Cia402的轉(zhuǎn)換，直接以它作為開發(fā)指南，規(guī)劃內(nèi)部的狀態(tài)機(jī)與控制接口，同時(shí)對(duì)多總線以及多軸同步提供協(xié)議和接口。標(biāo)準(zhǔn)中只有通訊級(jí)同步報(bào)文，本文將通訊級(jí)的同步上升到驅(qū)動(dòng)控制中斷（PWM中斷）的同步上。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文將基于IEC61800-7針對(duì)驅(qū)動(dòng)封裝底層通訊，并提供統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層接口。其通訊模型架構(gòu)和硬件平臺(tái)如下文所示。

2.1通訊模型架構(gòu)

該驅(qū)動(dòng)器的通信模型分為物理層、協(xié)議層、接口層和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層。整體的架構(gòu)圖如圖3所示。

物理層位于最底層，包括以太網(wǎng)硬件接口（如PHY芯片）和CAN硬件接口，用于將總線數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線硬件與協(xié)議棧交互。

協(xié)議層位于物理層與接口層之間，包括Powerlink、EtherCAT和CANOpenCia301協(xié)議棧。該層將上層對(duì)象集合按照各自的協(xié)議進(jìn)行打包發(fā)送給物理層，并將物理層的數(shù)據(jù)解包后發(fā)送給接口層；提供接口層可以訪問的接口。在報(bào)文解析上，三個(gè)總線各不相同，需要針對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行一定的裁剪和統(tǒng)一，比如EtherCAT支持多種通訊協(xié)議，如SERCOSonEtherCAT（SOE）、EthernetOnEtherCAT、CANOpenonEtherCAT（簡(jiǎn)稱COE）、FileOnEtherCAT（FOE）。這里選擇Cia301為上層通訊協(xié)議。IEC61800-7-301對(duì)Cia301的映射有詳細(xì)描述，它包括對(duì)象字典、周期通訊對(duì)象PDO、非周期通訊對(duì)象SDO以及它們的鏈路定義等，這是統(tǒng)一應(yīng)用層協(xié)議Cia402的基礎(chǔ)。

接口層包括函數(shù)接口、對(duì)象集合和對(duì)象字典。函數(shù)接口用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通信類型的設(shè)置，訪問協(xié)議層，進(jìn)而進(jìn)行通信參數(shù)的配置、對(duì)象字典的訪問與管理、對(duì)協(xié)議棧的狀態(tài)進(jìn)行管理以及對(duì)同步中斷和異步中斷進(jìn)行處理。對(duì)象字典主要分為IEC61800-7-301和IEC61800-7-201定義。

驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層位于接口層的上方，用于實(shí)現(xiàn)IEC61800-7-201協(xié)議。應(yīng)用協(xié)議的統(tǒng)一是驅(qū)動(dòng)器集成多種工業(yè)總線的最終目的。IEC61800-7-201定義了驅(qū)動(dòng)的10種工作模式、核心控制狀態(tài)機(jī)。其中同步周期位置/速度/轉(zhuǎn)矩模式為后來(lái)新增，由于Powerlink和EtherCAT接口的同步性較好，這些模式應(yīng)用廣泛。而CANOpen接口，因其通訊速度以及同步精度的原因，不適合同步周期模式，但可以用插補(bǔ)位置模式替換。各種模式均由主站配置使用。

2.2平臺(tái)搭建

本系統(tǒng)采用基于ZynQ硬件平臺(tái)搭建，如圖4所示。ZynQ是一款集成了ARMcortexA9和FPGA的芯片，比較適合做帶總線通訊的應(yīng)用。Powerlink與EtherCAT的網(wǎng)絡(luò)硬件可統(tǒng)一（均支持MII、RMII接口）。三種總線從站均采用FPGA實(shí)現(xiàn)。其中，CANOpen只用了FPGA中的軟核Microblaze，并未用FPGA資源；Powerlink則即使用FPGA實(shí)現(xiàn)OpenHUB轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)報(bào)文和OpenMAC管理MAC的功能，又使用軟核Microblaze實(shí)現(xiàn)報(bào)文解析；EtherCATIP則通過FPGA實(shí)現(xiàn)分布時(shí)鐘DC、地址映射管理FMMU、同步管理器SM等功能。各總線需要提供符合AXI的接口供ARM使用。

ARMCortexA9中，則包括：用來(lái)實(shí)現(xiàn)伺服應(yīng)用程序ServoApp；封裝隔離總線的接口層Interface；三種總線的庫(kù)如CANOpenLib等，則提供了協(xié)議棧相關(guān)的處理以及對(duì)FPGA接口的訪問。該方案可使用單芯片即實(shí)現(xiàn)了常用總線的集成并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)切換。

3接口定義

根據(jù)以上技術(shù)方案，本節(jié)對(duì)接口層實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)說明。接口層是本方案的重要組成部分，可分為數(shù)據(jù)接口與函數(shù)接口。

3.1對(duì)象字典與對(duì)象集合

數(shù)據(jù)接口包括前述的對(duì)象字典和對(duì)象集合，對(duì)象集合是對(duì)象字典的實(shí)例。其中對(duì)象字典主要包括對(duì)象定義，如類型、索引、長(zhǎng)度、讀寫屬性等。如前所述，包括Cia301和Cia402兩大類對(duì)象定義，前者和通訊參數(shù)、映射相關(guān)，后者和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用相關(guān)。IEC61800-7-301基于Cia301針對(duì)

CANOpen、Powerlink、EtherCAT總線分別提供了更具體的映射定義，如DeviceType定義、數(shù)據(jù)類型定義等。本文在實(shí)例化對(duì)象時(shí)，Cia301中的對(duì)象按三種總線中子索引最多的定義；Cia402對(duì)象則直接可以統(tǒng)一的。Cia402中的對(duì)象由主站決定哪些映射到PDO哪些可以被SDO訪問。

伺服驅(qū)動(dòng)所用到的Cia402對(duì)象集合，如圖5所示，它不包含速度模式（VelocityMode）。對(duì)象字典定義為結(jié)構(gòu)體類型，其主要的大結(jié)構(gòu)體均參照Cia402中的分類。

其中，

（1）DeviceControl包含了控制字與狀態(tài)字，以控制設(shè)備的主狀態(tài)機(jī)；

（2）CSP_Mode為周期位置模式相關(guān)對(duì)象；

（3）CSV_Mode為周期速度模式相關(guān)對(duì)象；

（4）CST_Mode為周期轉(zhuǎn)矩模式相關(guān)對(duì)象；

（5）FactorGroup即比例因子的換算相關(guān)對(duì)象；

（6）GeneralInfo為伺服、電機(jī)信息的相關(guān)對(duì)象；

（7）HommingMode為回零模式相關(guān)對(duì)象；

（8）InterpolatedPostionMode為插補(bǔ)位置模式相關(guān)對(duì)象；

（9）PorfilePositionMode為輪廓位置模式相關(guān)對(duì)象，跟周期位置比，它還包含、軌跡控制和加減速控制；

（10）PositionControlFunction為內(nèi)部位置控制功能，對(duì)位置環(huán)加以檢測(cè)和限制。

（11）ProfileTorqueMode為輪廓轉(zhuǎn)矩控制，對(duì)轉(zhuǎn)矩加減速曲線控制；

（12）ProfileVelocityMode為輪廓速度控制，對(duì)速度曲線控制。

此外，需要在IEC61800-7-201中自定義對(duì)象(0x2000為起始地址)增加了通信類型對(duì)象、系統(tǒng)配置和同步延遲補(bǔ)償對(duì)象。系統(tǒng)配置對(duì)象主要有節(jié)點(diǎn)號(hào)(只Powerlink、CANOpen有用)、軟件版本號(hào)、VendorID、ProductID等。

3.2函數(shù)接口

函數(shù)接口對(duì)底層協(xié)議棧進(jìn)行封裝管理，屏蔽驅(qū)動(dòng)不用的接口，如Ethernet、SOE協(xié)議、FOE協(xié)議等，以及EtherCAT的自由運(yùn)行模式等。并增加驅(qū)動(dòng)同步接口。歸納并統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)用到的接口（為簡(jiǎn)化忽略數(shù)據(jù)參數(shù)）。

（1）CommHwInit()：負(fù)責(zé)通信類型設(shè)置，以及通信相關(guān)硬件的設(shè)定與初始化；

（2）CommStackInit()：負(fù)責(zé)協(xié)議棧初始化，比如對(duì)象字典、狀態(tài)機(jī)、通信相關(guān)參數(shù)的設(shè)定、伺服配置參數(shù)等；

（3）CommProcess()：維護(hù)協(xié)議棧狀態(tài)，如網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)、SDO狀態(tài)機(jī)、出錯(cuò)處理等；

（4）CommExit()：退出協(xié)議，清除資源；

（5）CommSyncHdl()：同步中斷；

（6）CommSyncCompensation()：同步中斷中告知驅(qū)動(dòng)同步補(bǔ)償；

（7）CommPDOCallback()：同步中斷中交換生效周期性控制數(shù)據(jù)；

（8）CommAsyncHdl()：異步中斷，包含異步事件，如周期性控制數(shù)據(jù)就緒、非周期SDO事件；

（9）CommSDOCallback()：異步中斷中，非周期控制數(shù)據(jù)交換成功后的回調(diào)；

（10）CommState()：獲取通訊狀態(tài)。

實(shí)施時(shí)，CANOpen、Powerlink、EtherCAT均需要把上面的接口按照自己的協(xié)議和硬件實(shí)現(xiàn)一遍。驅(qū)動(dòng)器整體初始化流程示意圖如圖6所示。首先通過接口CommHwInit初始化通信類型及相關(guān)硬件接口，使能同步中斷和異步中斷。接著，通過函數(shù)接口CommStackInit初始化協(xié)議棧相關(guān)參數(shù)、狀態(tài)、對(duì)象字典。然后，函數(shù)接口CommProcess在后臺(tái)周期性地執(zhí)行維護(hù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)，并等待中斷。主站可通過數(shù)據(jù)幀切換從站的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)、配置要使用的對(duì)象集合。若出現(xiàn)協(xié)議棧規(guī)定的應(yīng)用錯(cuò)誤，則將錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)對(duì)象（0x603F對(duì)象）反饋給主站，從站進(jìn)入相應(yīng)的Cia402狀態(tài)；若是通訊錯(cuò)誤，則網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)退出操作狀態(tài)；若是無(wú)法恢復(fù)的系統(tǒng)錯(cuò)誤，則需調(diào)用CommExit函數(shù)接口。

驅(qū)動(dòng)需要通過CommState監(jiān)視通訊狀態(tài)。三種協(xié)議都有兩個(gè)核心狀態(tài)機(jī)，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)，一個(gè)是Cia402應(yīng)用狀態(tài)機(jī)。它們的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)由主站進(jìn)行切換，包括4個(gè)主要狀態(tài)組成，如表1所示。應(yīng)用層的接口狀態(tài)則可簡(jiǎn)化為初始化狀態(tài)、預(yù)操作狀態(tài)和操作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層周期地查詢狀態(tài)，并做相應(yīng)的操作。初始化狀態(tài)可初始化協(xié)議棧，驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層可進(jìn)行自身初始化并等待協(xié)議棧成功返回。在預(yù)操作狀態(tài)可通過非周期通信對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行配置，在操作狀態(tài)時(shí)則可進(jìn)行應(yīng)用層操作、運(yùn)行驅(qū)動(dòng)。通訊出錯(cuò)時(shí)，若是操作狀態(tài)，則協(xié)議層切換狀態(tài)為非操作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層檢測(cè)到變化則會(huì)進(jìn)入應(yīng)用狀態(tài)機(jī)的錯(cuò)誤狀態(tài)。SDO狀態(tài)機(jī)和出錯(cuò)處理還是保留原來(lái)各協(xié)議棧自己的處理方法，但需要向驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層提供對(duì)象操作完成的事件和信息。

3.3同步及中斷處理

在多個(gè)軸通訊時(shí)，需要在通訊層將數(shù)據(jù)同步，然后將PWM輸出與通訊同步起來(lái)。如圖7所示，通訊中斷通常包含兩個(gè)中斷，一個(gè)是同步中斷，一個(gè)是異步中斷。PWM中斷是伺服控制電機(jī)的核心中斷，中斷優(yōu)先級(jí)最高，且周期最短，比如50us。通訊同步中斷周期長(zhǎng)點(diǎn)，優(yōu)先級(jí)次之，周期較長(zhǎng)如1ms。同步中斷用來(lái)將各個(gè)從站的數(shù)據(jù)同步。對(duì)于Powerlink總線和CANOpen總線而言，該信號(hào)由同步數(shù)據(jù)包（Powerlink中的SOC報(bào)文、CANOpen中的Sync報(bào)文）產(chǎn)生，對(duì)于EtherCAT總線而言是由分布時(shí)鐘DC產(chǎn)生，它由帶時(shí)間戳的報(bào)文調(diào)整。其中Powerlink和EtherCAT的通訊層同步精度<1μs。

異步中斷主要由一定的事件觸發(fā)，Powerlink、EtherCAT均可靈活配置，這里配置為典型的接收到數(shù)據(jù)的事件，即收到周期數(shù)據(jù)觸發(fā)異步中斷。

接口層中斷函數(shù)的處理，三種總線一致。主站下發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，從站在異步中斷中收到數(shù)據(jù)，若是周期數(shù)據(jù)（RxPDO）則放入應(yīng)用層緩沖區(qū)，否則提供非周期控制數(shù)據(jù)（SDO）并對(duì)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層提供回調(diào)接口，告知驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層異步數(shù)據(jù)就緒；當(dāng)同步中斷到達(dá)時(shí)，將數(shù)據(jù)拷給應(yīng)用層并生效。從站上發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，則在同步中斷里，把反饋數(shù)據(jù)拷貝到協(xié)議棧緩沖區(qū)；協(xié)議棧在上發(fā)下一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)（EtherCAT的上發(fā)數(shù)據(jù)幀與下發(fā)數(shù)據(jù)幀可為同一幀）從協(xié)議棧緩存區(qū)中讀出該周期性反饋數(shù)據(jù)，并進(jìn)行封裝處理后送到網(wǎng)絡(luò)硬件接口。

驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層并不需要知道太多通信的細(xì)節(jié)，只需要在需要時(shí)調(diào)用上面的接口即可。實(shí)施時(shí)的中斷示意圖如圖8所示。

同步中斷信號(hào)到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入中斷處理函數(shù)CommSyncHdl。為考慮通信中斷被PWM中斷打斷的情況，驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層需要在此通過CommSyncCompensation讀取同步補(bǔ)償值，該同步補(bǔ)償值即協(xié)議棧收到同步中斷信號(hào)的時(shí)刻與驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入同步中斷服務(wù)程序的時(shí)刻之間的差值。驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層用該同步補(bǔ)償值調(diào)整PWM周期，以使同步中斷在PWM中斷的空閑時(shí)間的中間，同時(shí)該P(yáng)WM中斷為整個(gè)電流環(huán)的起始周期。這樣網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多個(gè)軸的同步依賴于PWM中斷的同步，而PWM中斷又同步于通訊同步中斷函數(shù)，從而可以達(dá)到多軸的同步執(zhí)行。圖中，CommPDOCallBack負(fù)責(zé)同步交換數(shù)據(jù)。

異步中斷比同步中斷優(yōu)先級(jí)低，異步中斷數(shù)據(jù)幀到達(dá)時(shí)，進(jìn)入異步中斷處理函數(shù)CommAsyncHdl，對(duì)異步事件處理，異步事件包括異步數(shù)據(jù)接收開始、接收完成等事件，異步數(shù)據(jù)接收完成修改Cia402對(duì)象，并調(diào)用CommSDOCallback通知驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層。

3.4實(shí)驗(yàn)

平臺(tái)搭建：貝加萊控制器（Powerlink主站）、倍?？刂破鳎‥therCAT主站）、臺(tái)達(dá)控制器（CANOpen主站）分別連接6臺(tái)伺服，每臺(tái)伺服將PWM中斷從IO1引腳同步輸出。

以倍?？刂破鳛槔?，在測(cè)試過程中，用示波器探頭分別測(cè)試伺服的IO1輸出，查看伺服PWM同步偏差，如圖9、圖10分別為2臺(tái)和6臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試波形圖，每張圖的上部為PWM中斷，高電平為進(jìn)入PWM中斷并處理，下部為上升沿放大后的圖形?？梢奝WM級(jí)別的同步分別為±200ns和±800ns。Powerlink總線和Canopen總線測(cè)試過程與之相同。

匯總測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示：

通過測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，在本方法下，所集成的三種工業(yè)總線的同步精度都達(dá)到了很高的水平，完全可以滿足工業(yè)級(jí)控制要求。也滿足6軸的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用。

4結(jié)論

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的背景下，多種總線并存增加了驅(qū)動(dòng)器網(wǎng)絡(luò)化的阻力，將多種總線集成到一個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)就顯得非常必要。本文在伺服驅(qū)動(dòng)器中將常用的Powerlink總線、EtherCAT總線和CANOpen總線集成，使單一產(chǎn)品可以應(yīng)對(duì)多種主站控制器。在特定的應(yīng)用場(chǎng)合可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，從而能夠更加方便的完成控制任務(wù)。

本文提供基于IEC61800-7-301、IEC61800-7-201的統(tǒng)一架構(gòu)。也驗(yàn)證了基于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的伺服狀態(tài)機(jī)、各種模式控制的可行性。最終通過實(shí)驗(yàn)證明，該面向驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)，具有很好的PWM同步性能。此技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）針對(duì)Powerlink總線、EtherCAT總線和CANOpen總線采用了統(tǒng)一的對(duì)象字典與對(duì)象、提供了統(tǒng)一的函數(shù)接口，隔離了通訊協(xié)議；

（2）使得驅(qū)動(dòng)器可以同時(shí)支持多種工業(yè)總線，擴(kuò)展了應(yīng)用領(lǐng)域，并可加快開發(fā)流程，降低開發(fā)成本；

（3）基于標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層直接采用Cia402對(duì)象及狀態(tài)機(jī)作為其核心結(jié)構(gòu)，使得開發(fā)維護(hù)成本大大降低，可根據(jù)Cia402的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)做驅(qū)動(dòng)的各種應(yīng)用，如狀態(tài)機(jī)、位置、速度、轉(zhuǎn)矩模式的運(yùn)行，而不是只作為驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)接口，從而規(guī)避了協(xié)議轉(zhuǎn)換的麻煩，同時(shí)傳輸效率更高；

（4）面向驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用層提供了同步中斷處理和異步中斷處理的函數(shù)接口，支持多個(gè)驅(qū)動(dòng)的同步；

（5）統(tǒng)一Powerlink總線和EtherCAT總線的網(wǎng)絡(luò)硬件接口，并驗(yàn)證可行。從而可重用硬件接口。