数据传输方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种数据传输方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

精密数控机床、工业机器人等现代化工业化设备的快速发展，对伺服驱动系统提出了越来越高的要求。在伺服驱动系统中，角度编码器作为位置检测装置，对伺服驱动系统的精度和可靠性有重要影响。

绝对值编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，可以直接读出角度坐标的绝对值，没有累积误差，电源切除后位置信息不会丢失，它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。因此，绝对式光电编码器更适合应用于高速、高精度的伺服驱动系统。绝对值角度编码器按原理分为光电编码器，磁编码器，感应式编码器等多种形式，无论使用何种原理，绝对值角度编码器都需要将测量得到的位置值传输给伺服驱动器。

现有的绝对值编码器和伺服驱动器的通信方法有两种：

伺服驱动器使用编码器厂商提供的解码芯片，与对应型号的编码器通信。

伺服驱动器使用FPGA加载厂商提供的IP核，与对应型号的编码器通信。

这两种方式有以下缺点：

需要使用专用的解码芯片或IP核，导致驱动器必须使用对应的编码器，难以更换编码器型号。主控芯片需要通过解码芯片或IP核读取编码器的绝对位置值，增加了伺服驱动系统的延时时间。主控芯片间接读取编码器，增加了传输过程的复杂程度，使得系统的抗干扰能力下降。增加了驱动器的电路复杂程度和硬件成本。

发明内容

本发明旨在提出一种数据传输方法、系统及计算机可读存储介质，用于解决现有技术中需要使用专用的解码芯片或IP核、伺服驱动系统的延时时间长、传输过程的复杂程度高、系统的抗干扰能力下降以及电路复杂程度和硬件成本高的问题。

本发明提出了一种基于绝对值编码器的数据传输方法，包括步骤：S1、接收驱动器芯片发送的数据传输的控制命令；S2、完成所述控制命令的命令响应并锁定当前编码器位置数据，并根据所述位置数据计算CRC校验值；S3、将应答帧反馈至所述驱动器芯片；其中，所述应答帧包括所述控制命令、所述命令响应、所述位置数据和所述CRC校验数据。

在本发明的一实施例中，所述步骤S1包括步骤：分多次接收所述控制命令中的读编码器位置命令、读编码器EEPROM命令和写编码器EEPROM命令。

在本发明的一实施例中，所述步骤S2包括步骤：S21、接收所述读编码器位置命令；S22、锁定当前所述绝对值编码器的编码器位置值，并获取所述编码器位置数据；S23、根据所述编码器位置数据按预设算法计算所述CRC校验值。

在本发明的一实施例中，所述步骤S2还包括步骤：在每次数据传输中完整的发送所述编码器位置命令。

在本发明的一实施例中，所述步骤S2还包括步骤：在多次数据传输过程中各发送一部分所述读编码器EEPROM命令；在所述绝对值编码器中和所述命令响应中的EEPROM数据响应相结合组合成完整的读编码器EEPROM命令。

在本发明的一实施例中，所述读编码器命令包括EEPROM的起始地址和读取数据长度；所述步骤S3包括步骤：返回的多个响应数据组成一个完整的EEPROM读取数据，其中，所述EEPROM读取数据包括EEPROM的起始地址、读取数据长度和读取数据内容。

在本发明的一实施例中，所述步骤S2还包括步骤：在多次数据传输过程中各发送一部分所述写编码器EEPROM命令；在所述绝对值编码器中和所述命令响应中的EEPROM数据响应相结合组合成完整的写编码器EEPROM命令。

在本发明的一实施例中，所述写编码器命令包括EEPROM的起始地址、写入数据长度和写入数据内容；所述步骤S3还包括步骤：返回的多个响应数据组成一个完整的EEPROM写入数据，其中，所述EEPROM写入数据包括EEPROM的起始地址、写入数据长度和写入数据内容，所述EEPROM写入数据和所述写编码器命令包含的数据完全相同。

在本发明的一实施例中，所述控制命令的发送和所述应答帧的反馈均采用一对差分线作为传输线。

本发明还提供了一种基于绝对值编码器的数据传输系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

本发明的数据传输方法、系统及计算机可读存储介质，具有以下优点：

可以使用驱动器芯片本身的串行通信接口传输数据，无需专门设计解码芯片或者使用FPGA进行解码，降低驱动器硬件成本。因无需使用额外的解码芯片，绝对值编码器数据直接传递给驱动器主控芯片，传输延时低；直接传输，传输速度快，最高可以达到10Mbps。可以读写绝对值编码器的EERPOM存储空间，获取电机和编码器型号等信息，在读写EERPOM的过程中，不对位置数据的传输产生干扰。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示为本发明中绝对值编码器的数据传输方法的流程方框示意图。

图2显示为本发明中数据传输物理层的结构示意图。

图3显示为本发明中应用层数据帧结构示意图。

图4显示为本发明中读编码器位置数据帧结构示意图。

图5显示为本发明中读EEPROM数据帧结构示意图。

图6显示为本发明中写EEPROM数据帧结构示意图。

图7显示为本发明中一实施例提供的数据传输系统的方框结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图6所示，图1显示为本发明中绝对值编码器的数据传输方法的流程方框示意图。图2显示为本发明中数据传输物理层的结构示意图。图3显示为本发明中应用层数据帧结构示意图。图4显示为本发明中读编码器位置数据帧结构示意图。图5显示为本发明中读EEPROM数据帧结构示意图。图6显示为本发明中写EEPROM数据帧结构示意图。本发明提供了一种基于绝对值编码器的数据传输方法，包括步骤：

S1、接收驱动器芯片发送的数据传输的控制命令；在一优选实施例中，所述步骤S1包括步骤：分多次接收所述控制命令中的读编码器位置命令、读编码器EEPROM命令和写编码器EEPROM命令。

S2、完成所述控制命令的命令响应并锁定当前编码器位置数据，并根据所述位置数据计算CRC校验值；

S3、将应答帧反馈至驱动器芯片；其中，所述应答帧包括所述控制命令、所述命令响应、所述位置数据和所述CRC校验数据。

在一实施例中，所述控制命令的发送和所述应答帧的反馈均采用一对差分线作为传输线。通常，物理层使用全双工的RS422协议，默认的串行通信波特率为5MHz，起始位1bit，停止位1bit，数据位8bit。如图2所示，定义传输方向从驱动器到编码器的一对差分传输线为命令传输线，定义传输方向从编码器到驱动器的一对差分传输线为数据传输线。

在本发明一实施例中，所述步骤S2包括步骤：S21、器接收所述读编码器位置命令；S22、锁定当前所述绝对值编码器的编码器位置值，并获取所述编码器位置数据；S23、根据所述编码器位置数据按预设算法计算所述CRC校验值。

进一步地，所述步骤S2还包括步骤：在每次数据传输中完整的发送所述编码器位置命令。读编码器位置时，由驱动器芯片通过命令传输线发送控制命令“读取编码器位置”，数据帧格式如图3所示。编码器接收到该指令后，立即锁存当前编码器位置值，按照设定的算法计算CRC校验值。通过数据传输线将编码器的控制命令、命令响应、位置数据、CRC校验值按指定格式发送给驱动器，数据帧格式如图3所示。

进一步地，所述步骤S2还包括步骤：在多次数据传输过程中各发送一部分所述读编码器EEPROM命令；在所述绝对值编码器中和所述命令响应中的EEPROM数据响应相结合组合成完整的读编码器EEPROM命令。优选地，所述读编码器命令包括EEPROM的起始地址和读取数据长度；所述步骤S3包括步骤：返回的多个响应数据组成一个完整的EEPROM读取数据，其中，所述EEPROM读取数据包括EEPROM的起始地址、读取数据长度和读取数据内容。将多个传输过程中的控制命令中的编码器EEPROM命令和命令响应中的EEPROM数据响应结合，可以得到完整的读写编码器EEPROM的通信帧。读EERPOM时，驱动器芯片发送的多个控制命令中的编码器EEPROM命令组合成一个数据帧，其内容包括编码器EEPROM的起始地址和读取数据长度。编码器返回的多个EEPROM数据响应部分组合成一个数据帧，其中包括编码器EEPROM的起始地址，读取数据长度，读取数据内容。

进一步地，所述步骤S2还包括步骤：在多次数据传输过程中各发送一部分所述写编码器EEPROM命令；在所述绝对值编码器中和所述命令响应中的EEPROM数据响应相结合组合成完整的写编码器EEPROM命令。优选地，所述写编码器命令包括EEPROM的起始地址、写入数据长度和写入数据内容；所述步骤S3还包括步骤：返回的多个响应数据组成一个完整的EEPROM写入数据，其中，所述EEPROM写入数据包括EEPROM的起始地址、写入数据长度和写入数据内容，所述EEPROM写入数据和所述写编码器命令包含的数据完全相同。写EEPROM时获取EEPROM通信帧的原理与读EEPROM时相同，在此不再赘述。写EEPROM时，编码器返回的数据帧和驱动器发送的数据帧完全相同，组合后的数据帧如图6所示。

本发明还提供了一种基于绝对值编码器的数据传输系统，采用上述的基于绝对值编码器的数据传输方法来实现。

图7显示为本发明中一实施例提供的数据传输系统的方框结构示意图。如图7所示，该实施例终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如软件开发程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个软件开发方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

本发明提供的数据传输方法、系统及计算机可读存储介质，可以使用驱动器芯片本身的串行通信接口传输数据，无需专门设计解码芯片或者使用FPGA进行解码，降低驱动器硬件成本。因无需使用额外的解码芯片，绝对值编码器数据直接传递给驱动器主控芯片，传输延时低；直接传输，传输速度快，最高可以达到10Mbps。可以读写绝对值编码器的EERPOM存储空间，获取电机和编码器型号等信息，在读写EERPOM的过程中，不对位置数据的传输产生干扰。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。