一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余can总线通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种CAN总线通信方法，具体说设及一种应用于运动控制系统的高可 靠双冗余CAN总线通信方法。
【背景技术】
[0002] 分布式运动控制系统包含一个主控制器和若干个关节控制器，主控制器主要完成 运动路径的规划，将规划出的位置指令发送给各个关节控制器，同时收集各个关节的位置 信息，为后续的运动轨迹做准备。主控制器与关节控制器之间需要建立一种快速、可靠的通 信方式。W往的通信方式大都选择主控制器与各个关节控制器之间建立点对点串行通信或 模拟通信方式，各个关节控制器之间相互独立，缺乏一种高可靠的高速通信链路。
【发明内容】
[0003] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种应用于运动控制系 统的高可靠双冗余CAN总线通信方法。
[0004] 本发明的技术解决方案是：一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余CAN总线通 信方法，所述的运动控制系统包括一个主控制器和至少两个关节控制器；步骤如下：
[0005] (1)将主控制器与各关节控制器之间采用两条CAN总线进行通信，两条CAN总线记 为A总线和B总线互为备份且硬件电路相互独立，每条CAN总线既可W接收数据，也可W发 送数据；
[0006] 似初始化两条CAN总线，设置CAN总线的通信协议；
[0007] (3)主控制器在控制周期的指令发送时段分时将各个关节控制器的关节位置指令 通过A总线和B总线分别发送至各个关节控制器，发送完成后向A总线和B总线发送广播 指令；所述的控制周期包括指令发送时段和关节状态信息返回时段，其中关节状态信息返 回时段采用定时中断的方式进行通信；
[000引 （4)各个关节控制器通过查询A、B总线接收主控制器的关节位置指令消息，并将 先接收到的指令消息进行解析并保存到内存中；
[0009] 妨各个关节控制器通过查询A、B总线接收广播指令，接收到广播指令后，各个关 节控制器同时根据解析的指令消息进行运动，并采集当前的状态信息，在定时中断中分时 将各自的状态信息发送给主控制器；下一控制周期从步骤（3)开始循环执行。
[0010] 在定时中断中实时监测A总线、B总线的数据接收状态，当某条总线连续t时间未 收到主控制器的指令消息时，立即初始化该总线，将通信切换到另一条总线，待进入到下一 控制周期，恢复两条总线冗余的方式，所述的t至少两个控制周期。
[0011] 在定时中断中实时监测A总线、B总线的状态，每隔一定时间t读取CAN总线错误 标志位，当该错误标志位被置位时，立即初始化该总线，将通信切换到另一条总线，待进入 到下一控制周期，恢复两条总线冗余的方式，所述的t至少两个控制周期。
[0012] 本发明与现有技术相比有益效果为：
[0013] (1)本发明提出了一种使用双冗余CAN总线作为物理链路的通信方法，通过自定 义CAN总线通信协议，建立了一条主控制器与多个关节控制器之间的数字通信高速公路， 解决了分布式运动控制系统存在的可靠性低，通信速率慢、多个关节运动同步性差、传输的 信息有限等问题。
[0014] (2)采用两路独立的CAN总线实现硬件双冗余热备份，采用数据信息实时监测及 CAN总线硬件状态实时检测的方式实现故障CAN总线的剥离，采用在线切换方式实现故障 CAN总线的快速复位，为双冗余CAN总线通信的可靠性提供了保障；
[0015] (3)对多个关节站点采用指令数据分时发送、广播消息同步启动的方式提高总线 实时性，解决了多个关节运动同步性差的缺点，提高了运动系统的实时性，大大增强多关节 之间的协调运动。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明双冗余CAN总线的拓扑结构图； 阳017] 图2为本发明运动控制系统控制周期原理图；
[0018] 图3为本发明CAN总线数据信息实时监测流程图；
[0019] 图4为本发明CAN总线硬件状态实时监测流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图及实施例对本发明做详细说明，本发明设及一种应用于运动控制系 统的高可靠双冗余CAN总线通信方法，所述的运动控制系统包括一个主控制器和至少两个 关节控制器；本例W屯个关节控制器为例进行说明。具体步骤如下：
[0021] (1)将主控制器与各关节控制器之间采用两条CAN总线进行通信（双冗余CAN总 线的拓扑结构如图1所示），两条CAN总线记为A总线和B总线互为备份且硬件电路相互独 立，每条CAN总线既可W接收数据，也可W发送数据，即形成相互独立的双冗余CAN总线通 信；
[00巧 似初始化两条CAN总线，设置CAN总线的通信协议；
[0023] 主控制器与各关节控制器之间通过两路相同的CAN总线进行数字通讯，主控制器 发送给关节控制器的指令消息分为两种：控制指令和广播指令。广播指令的作用在于同步 各关节的运动、确定返回帖信息。各关节控制器返回给主控制器的消息只有一种：状态返回 消息。状态返回消息将关节控制器采集的关节位置信息等信息返回给主控制器，用于主控 制器随时调整运动轨迹。
[0024] 本发明可W选择将CAN总线A、B的通信协议的定义完全相同，消息的定义如下表 所示。 阳0巧]
[0027] 考虑到运动控制系统对实时性要求高的原因，可W选择CAN总线A、B的通讯速率 为IMbit/s，则主控制器给7个关节控制器发送7条位置消息的总时间约为0. 7ms，发送广 播消息的时间约为0. 1ms。
[0028] 理论计算和试验结果表明，主控制器完成1次路径规划到将7个关节位置指令信 号发送给7个关节控制器，并启动关节同时运动的时间差约为0. 8ms，比W往的RS232等串 口数据传输有了较大的提高。满足了分布