一种基于cpld的机器人线控底盘自动适配系统
技术领域
1.本发明涉及一种基于cpld的机器人线控底盘自动适配系统，属于机器人运动控制及嵌入式技术领域。
背景技术：
2.机器人计算系统（即计算单元）与底盘控制系统分属不同架构，初次使用线控底盘时需要根据通信协议进行控制程序修改、通信适配调试，对于使用不同厂家的外购底盘、厂家缺少现场支持、缺少嵌入式开发人员的机器人软件开发团队或底盘用户来说，使用较为复杂麻烦且容易出错造成安全问题。
3.
技术实现要素：
4.本发明目的是提供了一种基于cpld的机器人线控底盘自动适配系统，可以保证计算单元控制程序的稳定，避免手动调试握手出现的安全隐患。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：包括主状态机模块、时钟模块、模型切换分析模块、串口模块、sd卡模块、两路can控制模块；具体包括以下步骤：建立各数据元素的编码列表，并在cpld中进行数字逻辑设计，将机器人计算单元需要的固定的控制协议写入cpld；确定唯一的can控制模块报文类别码，将cpld通过串口模块连接上位机，通过上位机串口模块与自动适配系统串口模块进行数据应答握手后，通过ymodem协议将配置表发送至cpld并保存至sd卡模块；所述配置表将底盘数据协议各报文格式转变为机器人计算单元需要的格式，并进行握手实现对底盘的控制；主状态机模块控制读取解析文件数据并分门别类与计算单元数据比较，如两端均是直接控制方式，则将对应数据进行逻辑赋值。
6.优选的，所述计算单元的id、数据格式为已知且固定的。
7.优选的，所述计算单元的id、数据格式包括：控制can id列表、运动模型和控制方式、各id数据格式列表。
8.本发明的优点在于：可以保证计算单元控制程序的稳定，不用因换底盘而进行大量的修改、调试，使用方便，且节省开发人力、时间。握手准确率高，协议清晰，不易出错，避免手动调试握手出现的安全隐患。适用各种can协议的线控底盘，通用性强，易于实现。
具体实施方式
9.下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本发明保护的范围。
10.底盘的控制系统分为控制和数据反馈两部分。计算单元程序需要的id、数据格式为已知且固定的，可以出厂时固化在cpld的程序或flash中。自动适配系统以数字逻辑设计的方式在cpld中进行硬件编程。主要分为主状态机模块、时钟模块、模型切换分析模块、串口模块、sd卡模块、两路can控制模块。以计算单元can波特率为500k，标准数据帧，使用底盘波特率为250k，扩展数据帧为例进行说明。上位机程序采用qt进行编写。
11.首先建立各数据元素的编码列表，如0代表空置不用，1代表线速度，2代表角速度，11代表自定义作业模式使能，12代表自定义作业模式选择，13代表灯控，20代表和校验位，23代表crc-8/maxim校验位等。另外30-39代表运动模型和控制方式，30代表线速度和角速度直接控制（通用模型，一般常用的底盘控制方式，也是默认控制方式），31为三轮提供转向角度和线速度的控制方式，32为四轮阿克曼模型提供转向角度和线速度的控制方式等。
12.将底盘需要的控制id及数据格式写入控制txt文件（可要求由厂家提供帮助），文件内容说明如下：首先包括控制can id列表，如：0x11，0x13，0x15。
13.然后是运动模型和控制方式，如31。
14.然后是各id数据格式列表，如0x11，8，1-0.001，2，11，1，12，1，2-0.001，2，0，1，a3，1代表id为0x11，报文长度为8，第一个数据是线速度，单位是mm/s，长度为2字节，第二个数据元素是自定义作业模式使能，长度为1字节，第三个数据元素是自定义作业模式选择，长度为1字节，第四个数据是角速度，单位是mrad/s，长度为2字节，后面一字节不用，最后一字节为crc-8/maxim校验位。
15.通过上位机串口与自动适配系统串口进行数据应答握手后，通过ymodem协议将文件发送至cpld并保存至sd卡。然后主状态机模块控制读取解析文件数据并分门别类与计算单元数据比较。如两端均是直接控制方式，则将对应数据进行逻辑赋值，例如，如都是线速度0.001m/s为单位，则将线速度按高低位分别赋值对应计算单元can1数据位。
16.数据反馈与控制命令实现方法相同。连接好系统及底盘后，即可实现对底盘控制反馈数据的转发、适配。
17.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于cpld的机器人线控底盘自动适配系统，其特征在于, 包括主状态机模块、时钟模块、模型切换分析模块、串口模块、sd卡模块、两路can控制模块；具体包括以下步骤：建立各数据元素的编码列表，并在cpld中进行数字逻辑设计，将机器人计算单元需要的固定的控制协议写入cpld；确定唯一的can控制模块报文类别码，将cpld通过串口模块连接上位机，通过上位机串口模块与自动适配系统串口模块进行数据应答握手后，通过ymodem协议将配置表发送至cpld并保存至sd卡模块；所述配置表将底盘数据协议各报文格式转变为机器人计算单元需要的格式，并进行握手实现对底盘的控制；主状态机模块控制读取解析文件数据并分门别类与计算单元数据比较，如两端均是直接控制方式，则将对应数据进行逻辑赋值。2.根据权利要求1所述的基于cpld的机器人线控底盘自动适配系统，其特征在于，所述计算单元的id、数据格式为已知且固定的。3.根据权利要求2所述的基于cpld的机器人线控底盘自动适配系统，其特征在于，所述计算单元的id、数据格式 包括：控制can id列表、运动模型和控制方式、各id数据格式列表。
技术总结
本发明提供了一种基于CPLD的机器人线控底盘自动适配系统，属于机器人运动控制及嵌入式领域，本发明在CPLD中进行数字逻辑设计，将机器人计算单元需要的固定的控制协议提前写入CPLD，确定唯一的CAN报文类别码，CPLD串口连接上位机，通过上位机及串口采用Ymodem通信协议将厂家根据类别码提供或自己整理的配置表发送至CPLD控制的SD卡。CPLD解析配置表，并将底盘数据协议各报文格式转变为机器人计算单元需要的格式，进行握手，实现对底盘的控制。实现对底盘的控制。
技术研发人员：崔欣 马辰
受保护的技术使用者：山东新一代信息产业技术研究院有限公司
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2023/1/3