基于COMX和STM32的机器人伺服控制器电路设计

基于COMX和STM32的机器人伺服控制器电路设计

　　设计了基于COMX和STM32的机器人伺服控制器解决方案。首先介绍了COMX模块的功能及结构，然后设计了基于FSMC的接口电路来控制COMX。系统采用实时工业以太网EtherCAT协议作为机器人伺服系统的底层协议，同时构建伺服从站控制器。实时以太网技术简化了一般总线的互操作性和实时性等方面的问题，能满足控制网络传输的实时性要求，EtherCAT工业以太网技术以其网络实时性高、速度快、拓扑结构灵活等优点得到广泛关注。本控制器采用德国赫优讯公司开发的嵌入式实时以太网模块COMX来完成EtherCAT通信的功能，采用STM32为主控制器，由STM32来控制电机和COMX的工作流程。

　　硬件电路模块

　　本伺服控制器主要用于机器人伺服节点通讯、关节电机的控制、I/O控制以及传感信息的采集。主要硬件由COMX和STM32来组成，其中COMX负责EtherCAT通信，STM32采用FSMC机制来读写COMX；STM32是从站的伺服控制器主控芯片，主要进行电机控制和A/D、D/A模块的控制，以及负责管理COMX模块的运行流程。其中伺服通信功能是基于EtherCAT协议进行组网来达到各模块互联和数据交换的目的，这样便于伺服节点的扩展和硬件结构的设计；在电机控制上采用RS485接口控制SR518数字舵机；其中I/O口用于基本的输入输出功能；A/D通道可以连接传感设备用于机器人的感知，D/A通道用于对语音、电流等模拟量的输出；RS232是开发过程中的调试接口。

　　图3.硬件电路图

　　STM32采用FSMC机制控制COMX，将COMX映射到STM32的内存空间中，对COMX的读写方式和读写SRAM相同。 FSMC是集成在STM32F系列芯片上的外部存储器控制接口，FSMC能控制两种存储器： NOR Flash/SRAM控制器、 NAND Flash/PC卡控制器。嵌入式模块COMX通过一个50PIN插槽来连接主控芯片，插槽包含了与主机通信必备的控制线总线、16位数据总线和14位地址总线等；COMX与STM32的硬件电路图如图3所示，由电路图可知COMX内存映射到FSMC的第一个存储块的第四个分区中，起始地址为 0x6C000000，并且采用8位数据宽度来读写DPM存储区。