[發(fā)明專利]一種用于精密運動控制的通信方法

有效

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• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113032015B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 王福東;曾鵬;張華良;趙冰潔;楊帆;張濤;李慶鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F9/4401
• 分類號: G06F9/4401;G06F9/30;G06F13/40;G06F13/42
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種用于精密運動控制的通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)系統(tǒng)初始化；

2)通訊卡全局時鐘觸發(fā)本周期通信及計算，通訊卡將接收數(shù)據(jù)緩存中的被控對象的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)發(fā)送給內核驅動模塊；同時，通訊卡將發(fā)送數(shù)據(jù)緩存中的前一個周期的被控對象控制參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給被控對象，并等待被控對象發(fā)送狀態(tài)信息數(shù)據(jù)給接收數(shù)據(jù)緩存；

3)內核驅動模塊接收到被控對象的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后立即以阻塞方式發(fā)送給用戶層的控制算法模型；

4)用戶層的控制算法模型接收到被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后解開阻塞狀態(tài)，使用該被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進行本周期的控制算法計算，得到被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)，并將被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)回給內核驅動模塊；

5)內核驅動模塊將控制算法模塊發(fā)送來的被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給通訊卡；

6)通訊卡接收到來自內核驅動模塊的被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)并將其保存在發(fā)送數(shù)據(jù)緩存中，同時，將來自被控對象的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)保存到接收數(shù)據(jù)緩存，結束本周期工作，等待下個周期時鐘觸發(fā)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于精密運動控制的通信方法，其特征在于，所述系統(tǒng)初始化包括以下步驟：

1)控制器加載內核驅動模塊；

2)內核驅動模塊初始化PCIE總線以及與控制算法模型通信功能，等待控制算法模型下發(fā)時鐘配置指令及通信開始指令；

3)內核驅動模塊將時鐘周期配置指令及通信開始指令發(fā)送給通訊卡。

3.一種用于精密運動控制的通信系統(tǒng)，其特征在于，包括：控制器插有通訊卡，控制器和通訊卡采用PCIE通信協(xié)議，通訊卡與被控對象通過IO總線通信，控制器內部包含內核驅動模塊及控制算法模型；

所述通訊卡的工作流程為：

1)控制器中的內核驅動模塊下發(fā)時鐘周期配指令給通訊卡并對全局時鐘進行配置；

2)控制器中的內核驅動模塊下發(fā)通信開始指令通知通訊卡開始通訊工作；

3)通訊卡將接收數(shù)據(jù)緩存中的被控對象的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器并等待，同時將發(fā)送數(shù)據(jù)緩存中的被控對象控制參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給被控對象并等待；

4)當通訊卡收到來自控制器的當前周期的控制算法模型計算結果即被控對象控制參數(shù)數(shù)據(jù)，將被控對象控制參數(shù)數(shù)據(jù)保存到發(fā)送緩存區(qū)中等待下個周期發(fā)送給被控對象；當收到來自被控對象的當前周期的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后，將被控對象的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)保存到接收數(shù)據(jù)緩存中等待下個周期發(fā)送給控制器。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于精密運動控制的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊卡包含發(fā)送數(shù)據(jù)緩存和接收數(shù)據(jù)緩存，并產生通信系統(tǒng)全局時鐘。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于精密運動控制的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)中保存的是上一個周期被控對象下發(fā)的被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；所述發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)中保存的是上一個周期控制器下發(fā)的控制算法模型計算結果即被控對象控制參數(shù)數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權利要求3所述的一種用于精密運動控制的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述內核驅動模塊的工作流程為：

1)內核驅動模塊對PCIE通訊功能、與控制算法模型通訊功能進行初始化；

2)接收到控制算法模型的時鐘配置指令，并將時鐘周期信息發(fā)送給通訊卡；

3)當接收到控制算法模型的通信開始指令后，向通訊卡發(fā)送一個通信開始信號表示開始通訊；

4)當接收到來自通訊卡的被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后，將被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)通過阻塞方式發(fā)送給控制算法模型，并進入等待；

5)控制算法模型接收到被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后開始執(zhí)行本周期計算，計算結束后會將結果即被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給內核驅動模塊；

6)內核驅動模塊接收到被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)后，立即發(fā)送給通訊卡，結束本周期的工作。

7.根據(jù)權利要求3所述的一種用于精密運動控制的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述控制算法模型的工作流程為：

1)對指定的CPU進行孤立化操作，并將控制算法模型運行在被孤立的CPU上；

2)初始化與內核驅動模塊的通訊功能以及調整自身優(yōu)先級到最高；

3)每個周期開始前，控制算法模型阻塞等待內核層發(fā)送來的被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；

4)接收到被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后解開阻塞狀態(tài)并開始本周期控制計算；

5)將計算結果即被控對象的控制參數(shù)數(shù)據(jù)返回給內核驅動模塊；

6)重新進入阻塞接收被控對象狀態(tài)信息數(shù)據(jù)狀態(tài)等待下一個計算周期開始。