CN116545311A - 一拖二式步进电机控制装置及其应用和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一拖二式步进电机控制装置及其应用和使用方法，步进电机控制装置包括LIN总线，LIN总线的第一端用于连接上位机，第二端连接第一主机模块，第一主机模块控制连接从机模块；LIN总线的第二端连接单片机的LIN总线输入端LIN和自动寻址电路；在单片机中将主驱动器和第一步进电机设置成主虚拟设备，将从驱动器和第二步进电机设置成从虚拟设备；单片机用于根据上位机发来的指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址；单片机还用于根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令工作。本发明能够大幅降低步进电机控制装置的平均成本。

Description

一拖二式步进电机控制装置及其应用和使用方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是关于一种一拖二式步进电机控制装置及其应用和使用方法。

背景技术

步进电机被广泛应用于汽车、机器人、安防、医疗、消费电子等领域，为了驱动步进电机，通常需要使用步进电机驱动器，驱动器由单片机来控制，以实现根据需求的方向、步数、转速进行转动。将由步进电机、驱动器、单片机、外围电路组成的步进电机控制装置，以及齿轮系封装在外壳里组成步进电机执行器，执行器可以安装到总成上来实现各种应用。总成上通常会使用1个以上的步进电机执行器，例如空调出风口总成、隐藏式门把手、水阀总成等。

上位机与步进电机控制装置之间通常会选择低成本的LIN(英文全称为LocalInterconnect Network，中文全称为局域网子系统)总线实现通信控制。为了实现上位机对复数执行器的单独控制，上位机需要事先利用广播报文为总线上的各执行器分配地址，然后再根据地址分别对不同执行器进行单独控制。执行器控制中最重要的部分是自动寻址方案，常用的自动寻址方案是“LIN总线分流-子节点位置检测”方案，该方案可以实现总线上最多15个执行器的自动寻址功能，但该方案需要自动寻址电路，会增加单个执行器的成本。

目前，有一种“LIN总线分流-子节点位置检测”方案是通过在步进电机控制装置上追加LINOUT接口，将复数执行器串联到LIN总线上来实现，执行器连接示意图如图1所示。执行器内部示意图如图2所示，追加可由单片机控制通断的第一电流源和第二电流源，以及总线分流采样电阻、运算放大器等用于自动寻址的电路。采用下述逻辑来进行自动寻址：

收到上位机发来的开始寻址指令后，在LIN总线处于同步间隔段低电平时，如图3流程图所示，按一定的条件和时序开启两个电流源，并分别对LIN总线进行电流采样，由于执行器在LIN上是串联关系，当各执行器电流源接通时，根据电流叠加原理，距离上位机最远的执行器受到LIN总线上叠加电流的影响是最小的，越靠近上位机的执行器LIN总线上叠加的电流会越来越大。

根据这个原理，执行器可以通过使用总线分流采样电阻对LIN总线上电流进行采样，判断自己是否为距离上位机最远端的设备，从而可以获取地址。获取过地址的执行器在下次寻址时不接通自己的电流源，倒数第二远的执行器即可用同样的原理获取地址。以此类推即可完成全部执行器的自动寻址操作。

然而，上述技术需要增加专门用于自动寻址的电路，会增加单个执行器的成本；而且局限于LIN总线物理层限制，同一条总线上最多只能接入15个从设备，因此现有技术下同一条总线上最多只能挂载15台执行器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一拖二式步进电机控制装置及其应用和使用方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种一拖二式步进电机控制装置，其包括LIN总线，LIN总线的第一端A用于连接上位机，第二端B连接第一主机模块，第一主机模块控制连接从机模块；其中：

第一主机模块具有单片机、自动寻址电路、主驱动器和第一步进电机，从机模块具有从驱动器和第二步进电机；LIN总线的第二端B连接单片机的LIN总线输入端LIN和自动寻址电路；

在单片机中将主驱动器和第一步进电机设置成主虚拟设备，将从驱动器和第二步进电机设置成从虚拟设备；单片机用于根据上位机发来的指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址；单片机还用于根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令进行工作；

主驱动器用于接收单片机发出的第一电机控制信号，向第一步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第一反电动势反馈信号；

从驱动器用于接收单片机发出的第二电机控制信号，向第二步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第二反电动势反馈信号。

进一步地，自动寻址电路包括：

LIN总线上拉单元，其用于通过单片机控制LIN总线的上拉通断；

第一电流源控制单元，其用于通过单片机控制给LIN总线上灌入第一电流；

第二电流源控制单元，其用于通过单片机控制给LIN总线上灌入第二电流，第二电流大于第一电流；

总线分流采样单元，其用于LIN总线电流检测。

进一步地，自动寻址电路中：

LIN总线上拉单元包括跨接在LIN总线的第二端B与电源VCC之间的电路，该电路上设置有上拉电阻和第一开关SW0，第一开关SW0受控于单片机上第一控制端；

第一电流源控制单元包括跨接在LIN总线的第二端B与电源VCC之间的电路，该电路上设置有第一电流源和第二开关SW1，第二开关SW1受控于单片机上第一控制端；

第二电流源控制单元包括跨接在LIN总线的第二端B与电源VCC之间的电路，该电路上设置有第二电流源和第三开关SW2，第三开关SW2受控于单片机上第一控制端；

总线分流采样单元包括连接在LIN总线上、且位于LIN总线的第二端B与LIN总线输入端LIN的连接点下游的总线分流采样电阻，总线分流采样电阻的两端通过运放连接单片机模数转换接口ADC。

进一步地，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的方法包括：

步骤1，收到上位机发来的自动寻址指令后在LIN总线处于同步间隔段低电平时开始流程，关闭SW0的上拉电阻、SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，判断主地址和从地址是否都已被分配，如果是则等待步骤6结束，否则进入步骤2；

步骤2，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I1；

步骤3，开启SW1的第一电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤4，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I2；

步骤5，判断I2与I1的差值是否大于阈值，如果是则关闭SW1的第一电流源，并等待步骤6结束，否则开启SW2的第二电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤6，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I3；

步骤7，开启SW0的上拉电阻，同时关闭SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，并判断I3与I1的差值是否大于阈值，如果是则结束，否则判断主地址是否未分配，如果未分配，则为主虚拟设备分配主地址，否则为从虚拟设备分配从地址，分配好的主地址和从地址保存在单片机的非易失性存储器中。

本发明还提供一种如上所述的一拖二式步进电机控制装置的应用，至少两台第一主机模块以上位机为参考位置由近及远依序挂载在LIN总线的第二端(B)，并且，每一第一主机模块控制连接一从机模块。

进一步地，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的寻址顺序设置为：最远端的第一主机模块→最远端的从机模块→倒数第二远的第一主机模块→倒数第二远的从机模块→……→最近端的第一主机模块→最近端的从机模块。

进一步地，相邻的两个第一主机模块之间设置有第二主机模块，第二主机模块的LIN总线输入端LININ连接靠近上位机的一个主机模块的LIN总线输出端LINOUT，且该第二主机模块的LIN总线输出端LINOUT连接远离上位机的一个主机模块的LIN总线输入端LININ。

进一步地，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的寻址顺序设置为：最远端的第二主机模块→倒数第二远的第一主机模块→倒数第二远的从机模块→第二远的第二主机模块→……→最近端的第一主机模块→最近端的从机模块。

本发明还提供一种如上所述的一拖二式步进电机控制装置的使用方法，包括：

S1，接收上位机发来的指令；

S2，根据上位机发来的广播指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备和从虚拟设备分配主地址和从地址；

S3，根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令进行工作；

当主驱动器接收到单片机发出的第一电机控制信号，则向第一步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第一反电动势反馈信号；

当从驱动器用于接收单片机发出的第二电机控制信号，则向第二步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第二反电动势反馈信号。

进一步地，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的方法包括：

步骤1，收到上位机发来的自动寻址指令后在LIN总线处于同步间隔段低电平时开始流程，关闭SW0的上拉电阻、SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，判断主地址和从地址是否都已被分配，如果是则等待步骤6结束，否则进入步骤2；

步骤2，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I1；

步骤3，开启SW1的第一电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤4，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I2；

步骤5，判断I2与I1的差值是否大于阈值，如果是则关闭SW1的第一电流源，并等待步骤6结束，否则开启SW2的第二电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤6，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I3；

步骤7，开启SW0的上拉电阻，同时关闭SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，并判断I3与I1的差值是否大于阈值，如果是则结束，否则判断主地址是否未分配，如果未分配，则为主虚拟设备分配主地址，否则为从虚拟设备分配从地址，分配好的主地址和从地址保存在单片机的非易失性存储器中。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1.本发明通过采用主机控制从机的方式，削减了从机中的单片机、LIN自动寻址电路等，从而大幅降低了步进电机控制装置的平均成本。

2.由于现在只有主机会接入LIN总线，基于一条LIN总线上最多只能接入15个从设备的物理层限制，本发明能够通过增加一条LIN总线，在该LIN总线挂载的步进电机控制装置数量翻倍到30台，即15台主机和15台从机。

3.由于上位机控制方式未发生改变，本发明可以和现有技术产品混合使用。当现有技术产品和本发明产品混合使用时，上位机要给现有技术产品分配地址时，分配完一个地址即完成当前步进电机控制装置的寻址流程；为本发明产品分配地址时，本发明产品会分别为主机步进电机控制装置和从机步进电机控制装置分两次分配完地址才完成当前步进电机控制装置的寻址流程，然后上位机则可以用分配给不同步进电机控制装置的地址来访问对应的步进电机控制装置。

附图说明

图1为现有技术中步进电机控制装置的连接示意图。

图2为现有技术中步进电机控制装置的内部示意图。

图3为现有技术中自动寻址流程图。

图4为本发明步进电机控制装置的连接示意图。

图5为本发明步进电机控制装置的内部示意图。

图6为本发明自动寻址流程图。

图7为现有技术步进电机控制装置和本发明步进电机控制装置混合使用连接示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图4和图5所示，本发明实施例提供的一种一拖二式步进电机控制装置包括LIN总线，即图中的LIN。LIN总线的第一端A用于连接上位机(图中未示出)，第二端B连接第一主机模块，第一主机模块控制连接从机模块；其中：第一主机模块具有单片机、自动寻址电路、主驱动器和第一步进电机，从机模块具有从驱动器和第二步进电机。LIN总线的第二端B连接单片机的LIN总线输入端LIN和自动寻址电路。

单片机为单片机芯片，仅主机侧搭载，具备LIN、ADC、I/O等外设。单片机的VCC表示电源，GND表示接地，LININ表示步进电机控制装置LIN总线输入端，LINOUT表示步进电机控制装置LIN总线输出端，CTL表示控制信号，粗实线表示LIN、VCC、GND的接线，虚线表示从机控制信号接线，不止一条接线，最多30台步进电机控制装置(15台主机+15台从机)表示最多可以在同一个LIN总线上接入30台步进电机控制装置，包含15台主机和15台从机在单片机中将主驱动器和第一步进电机设置成主虚拟设备，将从驱动器和第二步进电机设置成从虚拟设备；单片机用于根据上位机发来的指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址；单片机还用于根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令进行工作。

具体地，主驱动器用于接收单片机发出的第一电机控制信号，向第一步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第一反电动势反馈信号，于是第一步进电机经齿轮系减速后用于步进电机控制装置运转。从驱动器用于接收单片机发出的第二电机控制信号，向第二步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第二反电动势反馈信号，于是第二步进电机经齿轮系减速后用于步进电机控制装置运转。其中，电机控制信号包含正反转信号、步进信号等，反电动势反馈信号用于判断步进电机堵转情况。

在一个实施例中，自动寻址电路包括LIN总线上拉单元、第一电流源控制单元、第二电流源控制单元和总线分流采样单元，其中：LIN总线上拉单元用于通过单片机控制LIN总线的上拉通断；第一电流源控制单元用于通过单片机控制给LIN总线上灌入第一电流；第二电流源控制单元用于通过单片机控制给LIN总线上灌入第二电流，第二电流大于第一电流；总线分流采样单元用于LIN总线电流检测。

在另一个实施例中，自动寻址电路还可以通过使用单片机上额外的2个通用IO口，一个IO口为输入口，另一个IO口为输出口。距离上位机最近的设备输入口接地，其它设备输入口接前一级设备的输出口。单片机默认输出口拉高，只有当自己已经分配地址才将其拉低。当上位机每一次发出自动寻址指令后，每一个单片机检查输入口是不是低电平，如果是就分配地址，否则不分配地址。分配完地址的设备将输出口拉低。按这种方法自动分配地址的顺序为从上位机最近端设备开始到最远端设备为止。本实施例与第一个实施例的差异是需要额外增加IO接口，比LIN的自动寻址会多出一根接线。

LIN总线上拉单元包括跨接在LIN总线的第二端B与电源VCC之间的电路，该电路上设置有上拉电阻和第一开关SW0，第一开关SW0受控于单片机上第一控制端。在正常LIN通信时(非自动寻址流程中)，LIN总线为上拉状态，此时第一开关SW0会受到单片机上第一控制端控制而闭合，导致上拉电阻导通。此时由于不在自动寻址状态，总线分流采样电阻不工作。进入自动寻址流程后，在收到上位机指令且LIN总线处于间隔段时，第一开关SW0会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致上拉电阻断开，然后总线分流采样电阻进行第一次电流采样。间隔段结束后，第一开关SW0会受到单片机上第一控制端控制而再次闭合，上拉电阻导通，恢复正常LIN通信时LIN总线的上拉状态。

第一电流源控制单元包括跨接在LIN总线的第二端B与电源VCC之间的电路，该电路上设置有第一电流源和第二开关SW1，第二开关SW1受控于单片机上第一控制端。在正常LIN通信时(非自动寻址流程中)，LIN总线为上拉状态，此时第二开关SW1会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致第一电流源断开，不会向LIN总线上灌入第一电流。进入自动寻址流程，通过总线分流采样电阻进行第一次电流采样后，第二开关SW1会受到单片机上第一控制端控制而闭合，导致第一电流源导通，向LIN总线上灌入第一电流。进行第一次电流差判断且结果大于阈值时，即判断自身不是可能的最远端设备，第二开关SW1会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致第一电流源断开，不再向LIN总线上灌入第一电流。间隔段结束后，第二开关SW1会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致第一电流源断开，不再向LIN总线上灌入第一电流。

第二电流源控制单元包括跨接在LIN总线的第二端B与电源VCC之间的电路，该电路上设置有第二电流源和第三开关SW2，第三开关SW2受控于单片机上第一控制端。在正常LIN通信时(非自动寻址流程中)，LIN总线为上拉状态，此时第三开关SW2会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致第二电流源断开，不会向LIN总线上灌入第二电流。进入自动寻址流程，进行第一次电流差判断且结果不大于阈值时，即判断自身是可能的最远端设备，第三开关SW2会受到单片机上第一控制端控制而闭合，导致第二电流源导通，向LIN总线上灌入第二电流。进行第二次电流差判断且结果大于阈值时，即判断自身不是最远端设备，第三开关SW2会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致第二电流源断开，不再向LIN总线上灌入第二电流。间隔段结束后，第三开关SW2会受到单片机上第一控制端控制而断开，导致第二电流源断开，不再向LIN总线上灌入第二电流。

总线分流采样单元包括连接在LIN总线上、且位于LIN总线的第二端B与LIN总线输入端LIN的连接点下游的总线分流采样电阻，总线分流采样电阻的两端通过运放连接单片机模数转换接口ADC。在自动寻址流程中，伴随上拉电阻、第一电流源和第二电流源受到第一开关SW0、第二开关SW1和第三开关SW2的控制通断，单片机总计会进行最多三次电流采样。由于上位机拉低LIN总线制造了间隔段，此时LIN上的电流是从最远端向上位机方向流动，即从每一个设备的LINOUT流向LININ方向。通过使用运算放大器测量总线分流采样电阻两端的电压差，将其传入单片机模数转换接口ADC，单片机即可得到当前设备LIN上电流的大小。

如图6所示，在一个实施例中，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的方法包括：

步骤1，收到上位机发来的自动寻址指令后在LIN总线处于同步间隔段低电平时开始流程，关闭SW0的上拉电阻、SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，判断主地址和从地址是否都已被分配，如果是则等待步骤6结束，否则进入步骤2。

步骤2，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I1。

步骤3，开启SW1的第一电流源，向LIN总线上灌入电流。

步骤4，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I2。

步骤5，判断I2与I1的差值是否大于阈值，如果是则关闭SW1的第一电流源，并等待步骤6结束，否则开启SW2的第二电流源，向LIN总线上灌入电流；当使用的第一电流源向LIN总线灌入的电流为Ic1时，理论上最远端设备检测到的I2和I1的差值应该几乎不变，而倒数第二远的设备检测到的I2和I1的差值则为灌入的Ic1，倒数第三远的设备检测到的I2和I1的差值是叠加的2*Ic1，以此类推。那么理论上只要选择的阈值只要小于Ic1，则可以有效地检测出最远端设备。

步骤6，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I3。

步骤7，开启SW0的上拉电阻，同时关闭SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，并判断I3与I1的差值是否大于阈值，如果是则结束，否则判断主地址是否未分配，如果未分配，则为主虚拟设备分配主地址，否则为从虚拟设备分配从地址，分配好的主地址和从地址保存在单片机的非易失性存储器中，以防掉电后丢失。

步骤5中提及，理论上只要选择的阈值小于Ic1，则可以有效地检测出最远端设备，但是这还存在一个问题，则是当LIN上挂载的设备较多时，如果选择的Ic1较大，则会导致最终通过LIN灌入上位机的总电流过大，容易对设备造成损坏；而如果选择的Ic1较小，通过总线分流采样电阻采样到的数据变化过小，无法满足单片机ADC的采样精度，也则是阈值无法选择到小于Ic1的值。为了解决这个问题，增加了第二电流源，其为LIN总线贡献的电流记为Ic2，选择较小的Ic1和较大的Ic2进行两轮筛选，第一轮筛选由于Ic1较小可能会导致由于单片机ADC精度不够选择出多个可能的最远端设备，然后断开那些已经判断出肯定不是最远端设备的电流源，并闭合这些可能的最远端设备的第二电流源，即可保证向LIN总线灌入电流较小的前提下，找到最远端设备。因此，步骤7中的阈值和步骤5的阈值可以选择同样的值，小于Ic2即可。

上述实施例的步骤能够实现单片机上对主机和从机虚拟设备各自的自动寻址。该方法向前兼容现有方案，本发明可与现有方案产品混合使用，且对上位机的控制来说完全没有改变，非常方便。

如图4所示，本发明实施例还提供一种如上所述的一拖二式步进电机控制装置的应用，至少两台第一主机模块以上位机为参考位置由近及远依序挂载在LIN总线的第二端B，并且，每一第一主机模块控制连接一从机模块。

在一个实施例中，自动寻址通过控制第一电流源和第二电流源的导通，使电流汇入LIN总线，根据电流叠加原理，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的寻址顺序设置为：最远端的第一主机模块→最远端的从机模块→倒数第二远的第一主机模块→倒数第二远的从机模块→……→最近端的第一主机模块→最近端的从机模块。最远端到最近端这一过程是根据“LIN总线分流-子节点位置检测”的原理确定的。先主机模块后从机模块这一过程可以通过单片机程序来定义，不论是先主后从还是先从后主，都可以通过单片机程序来控制，且不需要对自动寻址电路进行变更。

在一个实施例中，本发明可以和现有技术产品混合使用，相邻的两个第一主机模块之间设置有第二主机模块，第二主机模块的LIN总线输入端LININ连接靠近上位机的一个主机模块的LIN总线输出端LINOUT，且该第二主机模块的LIN总线输出端LINOUT连接远离上位机的一个主机模块的LIN总线输入端LININ。

在一个实施例中，本发明和现有技术产品混合使用市，可以通过控制第一电流源和第二电流源的导通，使电流汇入LIN总线，根据电流叠加原理，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的寻址顺序设置为：最远端的第二主机模块→倒数第二远的第一主机模块→倒数第二远的从机模块→第二远的第二主机模块→……→最近端的第一主机模块→最近端的从机模块。

例如图7，以ID按顺序从1开始分配到6为例，本发明和现有技术产品混合使用时，ID是在第一主机模块、从机模块、第二主机模块混在一起使用的状态下从远到近进行分配。

当然，本领域的技术人员也可以根据实际需求，按照其他方式设置寻址顺序。

本发明实施例还提供一种如上述实施例所述的一拖二式步进电机控制装置的使用方法，其包括：

S1，接收上位机发来的指令；

S2，根据上位机发来的广播指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备和从虚拟设备分配主地址和从地址；

S3，根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令工作；

当主驱动器接收到单片机发出的第一电机控制信号，则向第一步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第一反电动势反馈信号；

当从驱动器用于接收单片机发出的第二电机控制信号，则向第二步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第二反电动势反馈信号。

本发明通过设计第一主机模块和从机模块第一主机模块机完成LIN自动寻址，并控制主机驱动器和从机驱动器分别驱动两个步进电机转动，进而大幅简化从机电路，实现降低步进电机控制装置平均成本、一条LIN总线上挂载步进电机控制装置数量翻倍等目的。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种一拖二式步进电机控制装置，其特征在于，包括LIN总线，LIN总线的第一端(A)用于连接上位机，第二端(B)连接第一主机模块，第一主机模块控制连接从机模块；其中：

第一主机模块具有单片机、自动寻址电路、主驱动器和第一步进电机，从机模块具有从驱动器和第二步进电机；LIN总线的第二端(B)连接单片机的LIN总线输入端(LIN)和自动寻址电路；

在单片机中将主驱动器和第一步进电机设置成主虚拟设备，将从驱动器和第二步进电机设置成从虚拟设备；单片机用于根据上位机发来的指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址；单片机还用于根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令进行工作；

主驱动器用于接收单片机发出的第一电机控制信号，向第一步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第一反电动势反馈信号；

从驱动器用于接收单片机发出的第二电机控制信号，向第二步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第二反电动势反馈信号。

2.如权利要求1所述的一拖二式步进电机控制装置，其特征在于，自动寻址电路包括：

LIN总线上拉单元，其用于通过单片机控制LIN总线的上拉通断；

第一电流源控制单元，其用于通过单片机控制给LIN总线上灌入第一电流；

第二电流源控制单元，其用于通过单片机控制给LIN总线上灌入第二电流，第二电流大于第一电流；

总线分流采样单元，其用于LIN总线电流检测。

3.如权利要求2所述的一拖二式步进电机控制装置，其特征在于，自动寻址电路中：

LIN总线上拉单元包括跨接在LIN总线的第二端(B)与电源(VCC)之间的电路，该电路上设置有上拉电阻和第一开关(SW0)，第一开关(SW0)受控于单片机上第一控制端；

第一电流源控制单元包括跨接在LIN总线的第二端(B)与电源(VCC)之间的电路，该电路上设置有第一电流源和第二开关(SW1)，第二开关(SW1)受控于单片机上第一控制端；

第二电流源控制单元包括跨接在LIN总线的第二端(B)与电源(VCC)之间的电路，该电路上设置有第二电流源和第三开关(SW2)，第三开关(SW2)受控于单片机上第一控制端；

总线分流采样单元包括连接在LIN总线上、且位于LIN总线的第二端(B)与LIN总线输入端(LIN)的连接点下游的总线分流采样电阻，总线分流采样电阻的两端通过运放连接单片机模数转换接口(ADC)。

4.如权利要求3所述的一拖二式步进电机控制装置，其特征在于，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的方法包括：

步骤1，收到上位机发来的自动寻址指令后在LIN总线处于同步间隔段低电平时开始流程，关闭SW0的上拉电阻、SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，判断主地址和从地址是否都已被分配，如果是则等待步骤6结束，否则进入步骤2；

步骤2，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I1；

步骤3，开启SW1的第一电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤4，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I2；

步骤5，判断I2与I1的差值是否大于阈值，如果是则关闭SW1的第一电流源，并等待步骤6结束，否则开启SW2的第二电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤6，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I3；

步骤7，开启SW0的上拉电阻，同时关闭SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，并判断I3与I1的差值是否大于阈值，如果是则结束，否则判断主地址是否未分配，如果未分配，则为主虚拟设备分配主地址，否则为从虚拟设备分配从地址，分配好的主地址和从地址保存在单片机的非易失性存储器中。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的一拖二式步进电机控制装置的应用，其特征在于,至少两台第一主机模块以上位机为参考位置由近及远依序挂载在LIN总线的第二端(B)，并且，每一第一主机模块控制连接一从机模块。

6.如权利要求5所述的一拖二式步进电机控制装置的应用，其特征在于，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的寻址顺序设置为：最远端的第一主机模块→最远端的从机模块→倒数第二远的第一主机模块→倒数第二远的从机模块→……→最近端的第一主机模块→最近端的从机模块。

7.如权利要求5所述的一拖二式步进电机控制装置的应用，其特征在于，相邻的两个第一主机模块之间设置有第二主机模块，第二主机模块的LIN总线输入端(LININ)连接靠近上位机的一个主机模块的LIN总线输出端(LINOUT)，且该第二主机模块的LIN总线输出端(LINOUT)连接远离上位机的一个主机模块的LIN总线输入端(LININ)。

8.如权利要求7所述的一拖二式步进电机控制装置的应用，其特征在于，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的寻址顺序设置为：最远端的第二主机模块→倒数第二远的第一主机模块→倒数第二远的从机模块→第二远的第二主机模块→……→最近端的第一主机模块→最近端的从机模块。

9.一种如权利要求1-3中任一项所述的一拖二式步进电机控制装置的使用方法，其特征在于，包括：

S1，接收上位机发来的指令；

S2，根据上位机发来的广播指令，通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备和从虚拟设备分配主地址和从地址；

S3，根据上位机发来的电机控制指令中的主地址和从地址，控制主虚拟设备或从虚拟设备按照对应的地址和控制指令进行工作；

当主驱动器接收到单片机发出的第一电机控制信号，则向第一步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第一反电动势反馈信号；

当从驱动器用于接收单片机发出的第二电机控制信号，则向第二步进电机发出步进电机驱动信号，同时向单片机发出第二反电动势反馈信号。

10.如权利要求9所述的一拖二式步进电机控制装置的使用方法，其特征在于，“通过控制自动寻址电路,为主虚拟设备分配主地址以及为从虚拟设备分配从地址”的方法包括：

步骤1，收到上位机发来的自动寻址指令后在LIN总线处于同步间隔段低电平时开始流程，关闭SW0的上拉电阻、SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，判断主地址和从地址是否都已被分配，如果是则等待步骤6结束，否则进入步骤2；

步骤2，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I1；

步骤3，开启SW1的第一电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤4，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I2；

步骤5，判断I2与I1的差值是否大于阈值，如果是则关闭SW1的第一电流源，并等待步骤6结束，否则开启SW2的第二电流源，向LIN总线上灌入电流；

步骤6，通过ADC采样获取LIN总线上的电流I3；

步骤7，开启SW0的上拉电阻，同时关闭SW1的第一电流源和SW2的第二电流源，并判断I3与I1的差值是否大于阈值，如果是则结束，否则判断主地址是否未分配，如果未分配，则为主虚拟设备分配主地址，否则为从虚拟设备分配从地址，分配好的主地址和从地址保存在单片机的非易失性存储器中。