基于COMX和STM32的機(jī)器人伺服控制器電路設(shè)計

　　設(shè)計了基于COMX和STM32的機(jī)器人伺服控制器解決方案。首先介紹了COMX模塊的功能及結(jié)構(gòu)，然后設(shè)計了基于FSMC的接口電路來控制COMX。系統(tǒng)采用實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT協(xié)議作為機(jī)器人伺服系統(tǒng)的底層協(xié)議，同時構(gòu)建伺服從站控制器。實(shí)時以太網(wǎng)技術(shù)簡化了一般總線的互操作性和實(shí)時性等方面的問題，能滿足控制網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時性要求，EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)以其網(wǎng)絡(luò)實(shí)時性高、速度快、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛關(guān)注。本控制器采用德國赫優(yōu)訊公司開發(fā)的嵌入式實(shí)時以太網(wǎng)模塊COMX來完成EtherCAT通信的功能，采用STM32為主控制器，由STM32來控制電機(jī)和COMX的工作流程。

　　硬件電路模塊

　　本伺服控制器主要用于機(jī)器人伺服節(jié)點(diǎn)通訊、關(guān)節(jié)電機(jī)的控制、I/O控制以及傳感信息的采集。主要硬件由COMX和STM32來組成，其中COMX負(fù)責(zé)EtherCAT通信，STM32采用FSMC機(jī)制來讀寫COMX；STM32是從站的伺服控制器主控芯片，主要進(jìn)行電機(jī)控制和A/D、D/A模塊的控制，以及負(fù)責(zé)管理COMX模塊的運(yùn)行流程。其中伺服通信功能是基于EtherCAT協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)來達(dá)到各模塊互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換的目的，這樣便于伺服節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展和硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計；在電機(jī)控制上采用RS485接口控制SR518數(shù)字舵機(jī)；其中I/O口用于基本的輸入輸出功能；A/D通道可以連接傳感設(shè)備用于機(jī)器人的感知，D/A通道用于對語音、電流等模擬量的輸出；RS232是開發(fā)過程中的調(diào)試接口。

　　圖3.硬件電路圖

　　STM32采用FSMC機(jī)制控制COMX，將COMX映射到STM32的內(nèi)存空間中，對COMX的讀寫方式和讀寫SRAM相同。 FSMC是集成在STM32F系列芯片上的外部存儲器控制接口，F(xiàn)SMC能控制兩種存儲器： NOR Flash/SRAM控制器、 NAND Flash/PC卡控制器。嵌入式模塊COMX通過一個50PIN插槽來連接主控芯片，插槽包含了與主機(jī)通信必備的控制線總線、16位數(shù)據(jù)總線和14位地址總線等；COMX與STM32的硬件電路圖如圖3所示，由電路圖可知COMX內(nèi)存映射到FSMC的第一個存儲塊的第四個分區(qū)中，起始地址為 0x6C000000，并且采用8位數(shù)據(jù)寬度來讀寫DPM存儲區(qū)。