CN117707100B - EtherCAT总线驱动控制器及其同步控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开提供了一种EtherCAT总线驱动控制器及其同步控制方法,涉及EtherCAT总线驱动控制技术,若PDI计数更新值为0,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量,解决了现有EtherCAT总线控制过程中PDI位置数据和SYNC0同步难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及EtherCAT总线驱动控制技术领域,具体涉及一种EtherCAT总线驱动控制器及其同步控制方法。
背景技术
采用EtherCAT总线的自动化控制场景,当遇到EtherCAT主站实时性抖动大,task任务耗时严重,会导致当前周期未收到位置信息,指令位置突变,进而使电机出现卡顿情况,不能连续平稳运行,严重时可能损害设备结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有EtherCAT总线控制过程中难以保证PDI和SYNC0同步的问题,从而提供一种EtherCAT总线驱动控制器及其同步控制方法。
第一方面,本发明公开实施例提供了一种EtherCAT总线驱动同步控制方法,所述方法由EtherCAT总线驱动器实现,所述方法包括:
确定本周期内接收到PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值;
按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,所述PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数,在SYNC0中断处理中,若所述PDI更新计数值为0,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若所述PDI更新计数值为1,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来;
若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,所述前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量。
可选地,所述曲线补偿算法根据三元二次方程y=ax²+bx+c进行推理曲线补偿D,曲线补偿D为本周期位置数据增量,其中,a、b、c为系数,x依次代入第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区的标号1、2、3,y依次代入第二缓存区内存储的三个位置数据增量。
可选地,在基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量之前,所述方法还包括:从增量双缓存区的第二缓存区内获取所述前三个周期的位置增量数据,所述增量双缓存区还包括第二缓存区,所述第二缓存区包括第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区,在本周期开始时,所述第三数据存储区缓存上上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存上周期位置数据增量,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,所述第二缓存区按照时间先后顺序采用先进先出的存储方式。
可选地,所述增量双缓存区还包括第一缓存区,所述第一缓存区包括第一数据存储区和第二数据存储区,所述第一数据存储区缓存第一位置增量值,所述第二数据存储区缓存第二位置增量值,在本周期开始时,所述第一缓存区内容为空,所述方法还包括:若本周期内接收到2次PDI位置数据,第一次为上周期晚到的PDI位置数据,第二次为本周期准时收到的PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,则将第一位置增量值设置为本周期内第一次收到的PDI位置数据和上周期的PDI位置数据差值,将第二位置增量值设置为本周期内第二次收到的PDI位置数据与本周期内第一次收到的PDI位置数据的差值;在SYNC0中断处理前,将PDI更新状态值置0,同时将所述第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值;在SYNC0中断处理时,按照先进先出的方式将本周期位置数据增量存入所述第五数据存储区内,并将本周期位置数据增量值设置为当前的第二位置增量值,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
可选地,还包括:若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,接收到的PDI位置数据为晚到的上周期位置数据,则将第一位置增量值设置为上周期位置数据和上上周期位置数据的差值;在SYNC0中断处理时,将所述第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值,基于所述第二缓存区的第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区内的增量数据,调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量值,将所述第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
可选地,还包括:若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则将所述第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,本周期位置数据增量为本周期收到的位置数据减去上周期位置数据的差值,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
可选地,调用预置曲线补偿算法计算本周期的位置增量值包括:若所述第二缓存区内的3个位置增量分别为A,B,C,将标号1、2、3代入三元二次方程y=ax²+bx+c,有:a+b+c=A,4a+2b+c=B,9a+3b+c=C;通过计算得到a=0.5A+0.5C-B,b=4B-2.5A-1.5C,c=3A-3B+C;将计算结果带入补偿D=16a+4b+c=A+C+C+C-B-B-B。
第二方面,本发明公开实施例提供了一种EtherCAT总线驱动器,包括:
状态确定模块,用于确定本周期内接收到PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值;
数据记录模块,用于按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,所述PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数,在SYNC0中断处理中,若所述PDI更新计数值为0,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若所述PDI更新计数值为1,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来;
第一位置确定模块,用于若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,所述前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量。
第三方面,本发明公开实施例还提供一种计算机设备,包括:处理器、存储器和总线,所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当计算机设备运行时,所述处理器与所述存储器之间通过总线通信,所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面,或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第四方面,本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面,或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
本发明的实施例提供的技术方案可以具有以下有益效果:
在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,通过简单的PDI计数更新值和PDI更新状态值大小,分析出PDI位置数据和SYNC0中断的先后时序关系,进而更新增量双缓存模块,进行曲线预测补偿,即可完成每个周期位置增量更新,保证了CSP模式位置增量的连续性,该方案由从站自行完成位置校准,从站在没有收到PDI位置数据时,通过进行曲线补偿,保证位置增量连续,减少对EtherCAT主站实时性的依赖,对EtherCAT主站抖动时间容忍性更高,让被控电机更加平稳顺畅运行,简单的加减法计算为芯片节省大量算力,对主站的抖动时间容忍度更高,同时也兼容不同平台EtherCAT主站,进而通过预置曲线关系,进行曲线补偿,为芯片节省大量算力,减少运算开销。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明公开实施例所提供的一种EtherCAT总线驱动同步控制方法的流程图;
图2示出了本发明公开实施例所提供的另一种EtherCAT总线驱动同步控制方法的流程图;
图3示出了本发明公开实施例中增量双缓存结构示意图;
图4示出了本发明公开实施例所提供的一种EtherCAT总线驱动器的功能结构图;
图5示意图示出了本发明公开实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图;
图6示出了本发明公开实施例中PDI位置数据和SYNC0中断时序关系。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附发明内容中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
如图1所示,本发明公开实施例所提供的一种EtherCAT总线驱动同步控制方法的流程图,该方法由EtherCAT总线驱动器实现,该方法包括:
S11:确定本周期内接收的PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值。
S12:按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数。
在SYNC0中断处理中,若PDI更新计数值为0,且PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若PDI更新计数值为1,且PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来。
S13:若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量。
可以理解的是,本实施例提供的技术方案,在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量,为芯片节省大量算力,减少运算开销。
实施例2
如图2所示,本发明公开实施例所提供的另一种EtherCAT总线驱动同步控制方法的流程图,该方法由EtherCAT总线驱动器实现,该方法包括:
S21:确定本周期内接收PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值。
S22:按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数。
在SYNC0中断处理中,若PDI更新计数值为0,且PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若PDI更新计数值为1,且PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来。
S23:若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,从增量双缓存区的第二缓存区内获取前三个周期的位置增量数据,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量。
在一些可选实施例中,曲线补偿算法根据三元二次方程y=ax²+bx+c进行推理曲线补偿D,曲线补偿D为本周期位置数据增量,其中,a、b、c为系数,x依次代入第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区的标号1、2、3,y依次代入第二缓存区内存储的三个位置数据增量。
在一些可选实施例中,增量双缓存区还包括第二缓存区,第二缓存区包括第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区,在本周期开始时,第三数据存储区缓存上上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存上周期位置数据增量,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,第二缓存区按照时间先后顺序采用先进先出的存储方式。
在一些可选实施例中,增量双缓存区还包括第一缓存区,第一缓存区包括第一数据存储区和第二数据存储区,第一数据存储区缓存第一位置增量值,第二数据存储区缓存第二位置增量值,在本周期开始时,第一缓存区内容为空。第一缓存区为2个整数型数据缓存长度,第二缓存区为3个整数型数据缓存长度。
S24:若本周期内接收到2次PDI位置数据,第一次为上周期晚到的PDI位置数据,第二次为本周期准时收到的PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,则将第一位置增量值设置为本周期内第一次收到的PDI位置数据和上周期的PDI位置数据差值,将第二位置增量设置为本周期内第二次收到的PDI位置数据与本周期内第一次收到的PDI位置数据的差值。
S25:在SYNC0中断处理前,将PDI更新状态值置0,同时将第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值。
S26:在SYNC0中断处理时,按照先进先出的方式将本周期位置数据增量存入第五数据存储区内,并将本周期位置数据增量值设置为当前的第二位置增量值,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
S27:若本周期内接收到1次PDI位置数据,接收到的PDI位置数据为晚到的上周期PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,则将第一位置值设置为上周期位置数据和上上周期位置数据的差值。
S28:在SYNC0中断处理时,将第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值,基于第二缓存区的第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区内的增量数据,调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量值,将第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
S29:若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则将第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,本周期位置数据增量为本周期收到的位置数据减去上周期位置数据的差值,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
在一些可选实施利中,调用预置曲线补偿算法计算本周期的位置增量值包括(图中未示出):
第三数据存储区对应标号1,第四数据存储区对应标号2,第五数据存储区对应标号3,若第二缓存区内的第二位置增量值3个位置增量标号分别为1、2和3,其中,标号为1的位置增量为A,标号为2的位置增量为B,标号为3的位置增量为C,将标号1、2、3代入三元二次方程y=ax²+bx+c,即分别令x=1,x=2,x=3,有:a+b+c=A,4a+2b+c=B,9a+3b+c=C。
通过计算得到a=0.5A+0.5C-B,b=4B-2.5A-1.5C,c=3A-3B+C。
将计算结果带入补偿D=16a+4b+c=A+C+C+C-B-B-B。
可以理解的是,本实施例提供的技术方案,通过简单的PDI计数更新值和PDI更新状态值大小,分析出PDI位置数据和SYNC0中断的先后时序关系,进而更新增量双缓存模块,进行曲线预测补偿,即可完成每个周期位置增量更新,保证了CSP模式位置增量的连续性,该方案由从站自行完成位置校准,从站在没有收到PDI位置数据时,通过进行曲线补偿,保证位置增量连续,减少对EtherCAT主站实时性的依赖,对EtherCAT主站抖动时间容忍性更高,让被控电机更加平稳顺畅运行,简单的加减法计算为芯片节省大量算力,对主站的抖动时间容忍度更高,同时也兼容不同平台EtherCAT主站,进而通过预置曲线关系,进行曲线补偿,为芯片节省大量算力,减少运算开销。
实施例3
如图4所示,本发明实施例还提供一种EtherCAT总线驱动器,包括:
状态确定模块41,用于确定本周期内接收到PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值。
数据记录模块42,用于按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数,在SYNC0中断处理中,若PDI更新计数值为0,且PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若PDI更新计数值为1,且PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来。
第一位置确定模块43,用于若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量。
在一些可选实施例中,曲线补偿算法根据三元二次方程y=ax²+bx+c进行推理曲线补偿D,曲线补偿D为本周期位置数据增量,其中,a、b、c为系数,x依次代入第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区的标号1、2、3,y依次代入第二缓存区内存储的三个位置数据增量。
在一些可选实施例中,第一缓存区为2个整数型数据缓存长度,第二缓存区为3个整数型数据缓存长度。
在一些可选实施例中,第一位置确定模块43从增量双缓存区的第二缓存区内获取前三个周期的位置增量数据,在基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量之前,增量双缓存区还包括第二缓存区,第二缓存区包括第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区,在本周期开始时,第三数据存储区缓存上上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存上周期位置数据增量,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,第二缓存区按照时间先后顺序采用先进先出的存储方式。
在一些可选实施例中,增量双缓存区还包括第一缓存区,第一缓存区包括第一数据存储区和第二数据存储区,第一数据存储区缓存第一位置增量值,第二数据存储区缓存第二位置增量值,在本周期开始时,第一缓存区内容为空,该装置还包括:
第二位置确定模块44,用于若本周期内接收到2次PDI位置数据,第一次为上周期晚到的PDI位置数据,第二次为本周期准时收到的PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,则将第一位置增量值设置为本周期内第一次收到的PDI位置数据和上周期的PDI位置数据差值,将第二位置增量设置为本周期内第二次收到的PDI位置数据与本周期内第一次收到的PDI位置数据的差值;在SYNC0中断处理前,将PDI更新状态值置0,同时将第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值;在SYNC0中断处理时,按照先进先出的方式将本周期位置数据增量存入第五数据存储区内,并将本周期位置数据增量值设置为当前的第二位置增量值,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
在一些可选实施例中,该装置还包括:
第三位置确定模块45,用于若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,接收到的PDI位置数据为晚到的上周期PDI位置数据,则将第一位置增量值设置为上周期位置数据和上上周期位置数据的差值;在SYNC0中断处理时,将第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值,基于第二缓存区的第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区内的增量数据,调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量值,将第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
在一些可选实施例中,该装置还包括:
第四位置确定模块46,用于若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则将第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,本周期位置数据增量为本周期收到的位置数据减去上周期位置数据的差值,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
在一些可选实施例中,调用预置曲线补偿算法计算本周期的位置增量值包括:若第二缓存区内的第二位置增量值3个位置增量分别为A,B,C,将标号1、2、3代入三元二次方程y=ax²+bx+c,有:a+b+c=A,4a+2b+c=B,9a+3b+c=C;通过计算得到a=0.5A+0.5C-B,b=4B-2.5A-1.5C,c=3A-3B+C;将计算结果带入补偿D=16a+4b+c=A+C+C+C-B-B-B。
可以理解的是,本实施例提供的技术方案,通过简单的PDI计数更新值和PDI更新状态值大小,分析出PDI位置数据和SYNC0中断的先后时序关系,进而更新增量双缓存模块,进行曲线预测补偿,即可完成每个周期位置增量更新,保证了CSP模式位置增量的连续性,该方案由从站自行完成位置校准,从站在没有收到PDI位置数据时,通过进行曲线补偿,保证位置增量连续,减少对EtherCAT主站实时性的依赖,对EtherCAT主站抖动时间容忍性更高,让被控电机更加平稳顺畅运行,简单的加减法计算为芯片节省大量算力,对主站的抖动时间容忍度更高,同时也兼容不同平台EtherCAT主站,进而通过预置曲线关系,进行曲线补偿,为芯片节省大量算力,减少运算开销。
实施例4
基于同一技术构思,本申请实施例还提供了一种计算机设备,包括存储器1和处理器2,如图5所示,存储器1存储有计算机程序,处理器2执行计算机程序时实现上述任一项的EtherCAT总线驱动同步控制方法。
其中,存储器1至少包括一种类型的可读存储介质,可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器1在一些实施例中可以是EtherCAT总线驱动控制系统的内部存储单元,例如硬盘。存储器1在另一些实施例中也可以是EtherCAT总线驱动控制系统的外部存储设备,例如插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card, SMC),安全数字(Secure Digital, SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,存储器1还可以既包括EtherCAT总线驱动控制系统的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1不仅可以用于存储安装于EtherCAT总线驱动控制系统的应用软件及各类数据,例如EtherCAT总线驱动控制程序的代码等,还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器2在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片,用于运行存储器1中存储的程序代码或处理数据,例如执行EtherCAT总线驱动控制程序等。
可以理解的是,本实施例提供的技术方案,通过简单的PDI计数更新值和PDI更新状态值大小,分析出PDI位置数据和SYNC0中断的先后时序关系,进而更新增量双缓存模块,进行曲线预测补偿,即可完成每个周期位置增量更新,保证了CSP模式位置增量的连续性,该方案由从站自行完成位置校准,从站在没有收到PDI位置数据时,通过进行曲线补偿,保证位置增量连续,减少对EtherCAT主站实时性的依赖,对EtherCAT主站抖动时间容忍性更高,让被控电机更加平稳顺畅运行,简单的加减法计算为芯片节省大量算力,对主站的抖动时间容忍度更高,同时也兼容不同平台EtherCAT主站,进而通过预置曲线关系,进行曲线补偿,为芯片节省大量算力,减少运算开销。
为了便于读者理解发明实施例技术方案,下面通过具体实例对以上方案中的技术细节进行详细描述。
PDI位置数据和sync0(同步源信号)中断的时间先后关系如图6所示。
PDI(通讯接口/处理器数据接口)计数更新值,记录本周期内PDI到来次数,每次SYNC0中断处理中清零。
PDI更新状态值,SYNC0中断处理中置1,说明该周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来;置0,说明该周期内PDI早于SYNC0中断准时到来。
增量双缓存区,1区为2个int型数据缓存长度,用于缓存当前PDI位置数据位置减去上周期PDI位置数据位置得到的位置增量值;2区为3个int型数据缓存长度的FIFO,缓存EtherCAT主站的计算的每周期位置增量,先进先出,作为曲线补偿计算基准。
当PDI计数更新值为1时,同时PDI更新状态值为0,说明该周期内有收到PDI位置数据信息,SYNC0中断处理时不需要补偿,同时更新增量双缓存区2区FIFO值,为本周期位置减去上周期位置得到增量值。
当PDI计数更新值为0时,同时PDI更新状态值为0,说明该周期内没有收到PDI位置数据位置信息,SYNC0中断处理时,需要根据增量双缓存区2区FIFO内增量值,调用曲线补偿算法,计算该周期的位置增量值;曲线补偿算法,根据三元二次方程y=ax²+bx+c,进行推理补偿D;假设增量双缓存区2区FIFO值分别为A,B,C;根据公式则有:a+b+c=A,4a+2b+c=B,9a+3b+c=C。通过计算,得到a=0.5A+0.5C-B,b=4B-2.5A-1.5C,c=3A-3B+C;将结果带入补偿值D=16a+4b+c=A+C+C+C-B-B-B;曲线补偿D为该周期位置的增量,可以在SYNC0中断处理时使用。
当PDI计数更新值为2时,同时PDI更新状态值为1,说明该周期内有收到2次PDI位置数据信息,第一次为上周期晚到的PDI位置数据,第二次为本周期准时的PDI位置数据,每次位置和上周期的PDI位置数据作差得到的增量存储到增量双缓存区1区,SYNC0中断处理前,将PDI更新状态值置0,同时需要将双缓存1区中第一个位置增量值赋值给2区FIFO,更新FIFO数据,以确保FIFO内数据都是EtherCAT主站的计算的位置增量,以便曲线补偿算法基准更精确;SYNC0中断处理时,需要再次更新增量双缓存区2区FIFO值,将双缓存1区中第二个位置增量值赋值给2区FIFO,更新准确的FIFO数据。
当PDI计数更新值为1时,同时PDI更新状态值为1,说明该周期内有收到1次PDI位置数据信息,为上周期晚到的PDI位置数据,本周期的PDI位置数据没有准时到达,可以得到一个上周期位置和上上周期位置的增量存储到增量双缓存区1区第一个值;SYNC0中断处理时,需要将双缓存1区中第一个位置增量值赋值给2区FIFO,更新FIFO数据,以确保FIFO内数据都是EtherCAT主站的计算的位置增量,调用曲线补偿算法,计算该周期的位置增量值,可以在SYNC0中断处理时使用,此时不必更新FIFO数据。
每个周期SYNC0中断到来时,判断PDI计数更新值和PDI更新状态值大小,得知EtherCAT位置增量数据的状态,选择一种处理方式执行,决定是否进行曲线补偿,保证位置增量的连续性,保证电机平稳运行。
本发明公开实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中的EtherCAT总线驱动同步控制方法的步骤。其中,该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
本发明公开实施例所提供的EtherCAT总线驱动同步控制方法的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中的EtherCAT总线驱动同步控制方法的步骤,具体可参见上述方法实施例,在此不再赘述。
本发明公开实施例还提供一种计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例的任意一种方法。该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中,计算机程序产品具体体现为计算机存储介质,在另一个可选实施例中,计算机程序产品具体体现为软件产品,例如软件开发包(Software DevelopmentKit,SDK)等等。
可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种EtherCAT总线驱动同步控制方法,其特征在于,所述方法由EtherCAT总线驱动器实现,所述方法包括:
确定本周期内接收到PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值;
按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,所述PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数,在SYNC0中断处理中,若所述PDI更新计数值为0,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若所述PDI更新计数值为1,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来;
若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,所述前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量;
所述曲线补偿算法根据三元二次方程y=ax²+bx+c进行推理曲线补偿D,曲线补偿D为本周期位置数据增量,其中,a、b、c为系数,x依次代入第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区的标号1、2、3,y依次代入第二缓存区内存储的三个位置数据增量;
在基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量之前,所述方法还包括:从增量双缓存区的第二缓存区内获取所述前三个周期的位置增量数据,所述增量双缓存区包括第二缓存区,所述第二缓存区包括第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区,在本周期开始时,所述第三数据存储区缓存上上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存上周期位置数据增量,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,所述第二缓存区按照时间先后顺序采用先进先出的存储方式;
调用预置曲线补偿算法计算本周期的位置增量值包括:所述第三数据存储区对应标号1,所述第四数据存储区对应标号2,所述第五数据存储区对应标号3,若所述第二缓存区内标号1、2、3的3个位置增量分别为A,B,C,将标号1、2、3代入三元二次方程y=ax²+bx+c,分别令x=1,x=2,x=3,有:a+b+c=A,4a+2b+c=B,9a+3b+c=C;通过计算得到a=0.5A+0.5C-B,b=4B-2.5A-1.5C,c=3A-3B+C;将计算结果带入补偿D=16a+4b+c=A+C+C+C-B-B-B。
2.根据权利要求1所述的EtherCAT总线驱动同步控制方法,其特征在于,所述增量双缓存区还包括第一缓存区,所述第一缓存区包括第一数据存储区和第二数据存储区,所述第一数据存储区缓存第一位置增量值,所述第二数据存储区缓存第二位置增量值,在本周期开始时,所述第一缓存区内容为空,所述方法还包括:
若本周期内接收到2次PDI位置数据,第一次为上周期晚到的PDI位置数据,第二次为本周期准时收到的PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,则将第一位置增量值设置为本周期内第一次收到的PDI位置数据和上周期的PDI位置数据差值,将第二位置增量值设置为本周期内第二次收到的PDI位置数据与本周期内第一次收到的PDI位置数据的差值;
在SYNC0中断处理前,将PDI更新状态值置0,同时将所述第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值;
在SYNC0中断处理时,按照先进先出的方式将本周期位置数据增量存入所述第五数据存储区内,并将本周期位置数据增量值设置为当前的第二位置增量值,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
3.根据权利要求2所述的EtherCAT总线驱动同步控制方法,其特征在于,还包括:
若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为1,接收到的PDI位置数据为晚到的上周期位置数据,则将第一位置增量值设置为上周期位置数据和上上周期位置数据的差值;
在SYNC0中断处理时,将所述第五数据存储区内的上周期位置数据增量值更新为当前的第一位置增量值,基于所述第二缓存区的第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区内的增量数据,调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量值,将所述第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
4.根据权利要求3所述的EtherCAT总线驱动同步控制方法,其特征在于,还包括:
若本周期内接收到1次PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则将所述第五数据存储区的内容按照先进先出的方式更新为本周期位置数据增量,本周期位置数据增量为本周期收到的位置数据减去上周期位置数据的差值,在本周期结束时,所述第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,所述第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,所述第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,将第一缓存内容清空。
5.一种EtherCAT总线驱动器,其特征在于,包括:
状态确定模块,用于确定本周期内接收到PDI位置数据的次数和当前PDI更新状态值;
数据记录模块,用于按照本周期内接收PDI位置数据的次数修改PDI更新计数值,所述PDI更新计数值用于记录本周期内PDI到来次数,在SYNC0中断处理中,若所述PDI更新计数值为0,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据晚于SYNC0中断到来,若所述PDI更新计数值为1,且所述PDI更新状态值置0,则本周期内PDI位置数据早于SYNC0中断准时到来;
第一位置确定模块,用于若本周期内没有接收到PDI位置数据,且当前PDI更新状态值为0,则在SYNC0中断处理时,基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量,所述前三个周期的位置增量数据包括上上上周期位置数据增量、上上周期位置数据增量和上周期位置数据增量,曲线补偿算法根据三元二次方程y=ax²+bx+c进行推理曲线补偿D,曲线补偿D为本周期位置数据增量,其中,a、b、c为系数,x依次代入第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区的标号1、2、3,y依次代入第二缓存区内存储的三个位置数据增量,调用预置曲线补偿算法计算本周期的位置增量值包括:若第二缓存区内的第二位置增量值3个位置增量分别为A,B,C,将标号1、2、3代入三元二次方程y=ax²+bx+c,有:a+b+c=A,4a+2b+c=B,9a+3b+c=C;通过计算得到a=0.5A+0.5C-B,b=4B-2.5A-1.5C,c=3A-3B+C;将计算结果带入补偿D=16a+4b+c=A+C+C+C-B-B-B;
第一位置确定模块从增量双缓存区的第二缓存区内获取前三个周期的位置增量数据,在基于前三个周期的位置增量数据调用预置曲线补偿算法计算本周期位置数据增量之前,增量双缓存区还包括第二缓存区,第二缓存区包括第三数据存储区、第四数据存储区和第五数据存储区,在本周期开始时,第三数据存储区缓存上上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存上周期位置数据增量,在本周期结束时,第三数据存储区缓存上上周期位置数据增量,第四数据存储区缓存上周期位置数据增量,第五数据存储区缓存本周期位置数据增量,第二缓存区按照时间先后顺序采用先进先出的存储方式。
6.一种计算机设备,其特征在于,包括:处理器、存储器和总线,所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当计算机设备运行时,所述处理器与所述存储器之间通过总线通信,所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至4中任一项所述EtherCAT总线驱动同步控制方法。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至4中任一项所述EtherCAT总线驱动同步控制方法。
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