步进驱动串口互连系统及方法与流程

1.本发明涉及步进电机驱动技术领域，尤其涉及一种步进驱动串口互连系统及方法。


背景技术：

2.传统的步进电机驱动系统，是由一个控制芯片输出脉冲信号经由驱动器放大生成驱动信号，通过驱动信号驱动步进电机工作；当多个步进电机同时工作时，若要改变步进电机的工作方式，往往需要对各个步进电机对应的控制芯片一一进行参数调整，这个过程会花费很多时间，导致无法快速地进行参数调整，破坏了用户的使用体验。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种步进驱动串口互连系统及方法，旨在避免多个步进电机同时工作时需要一一进行参数调整的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种步进驱动串口互连系统，所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块以及驱动模块，所述控制模块包括主控制器以及与所述主控制器并联连接的n个节点控制器，所述驱动模块包括n+1个驱动器，所述n+1个驱动器分别与所述主控制器以及所述n个节点控制器连接，其中，n大于等于1；
5.所述主控制器，用于将调参信号发送给所述n个节点控制器，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器；
6.所述n个节点控制器，用于在接收到所述调参信号时，向连接的驱动器发送第二控制信号，以实现对所述n+1个驱动器进行同步调参。
7.可选地，所述n+1个驱动器串联连接。
8.可选地，所述n+1个驱动器与步进电机一一对应连接。
9.可选地，所述驱动模块包括相互连接第一驱动器以及第二驱动器；
10.所述第一驱动器，用于在接收到所述第一驱动器对应的控制信号以及上电信号时，向所述第二驱动器发送第一同步信号；
11.所述第二驱动器，用于根据所述第一同步信号驱动所述第二驱动器对应的步进电机。
12.可选地，所述第二驱动器，用于在接收到所述第一同步信号时，根据所述第二驱动器对应的控制信号生成驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述第二驱动器对应的步进电机，以驱动所述第二驱动器对应的步进电机工作。
13.可选地，所述第二驱动器包括驱动接收器和驱动发送器，所述驱动模块还包括第三驱动器，所述第三驱动器与所述第二驱动器的驱动发送器连接；
14.所述驱动接收器，用于接收所述第一驱动器发送的第一同步信号；
15.所述驱动发送器，用于在接收到所述第二驱动器对应的控制信号时，向所述第三驱动器发送第二同步信号；
16.所述第三驱动器，用于在接收到所述第二同步信号和所述第三驱动器对应的控制信号时，驱动所述第三驱动器对应的步进电机。
17.可选地，所述主控制器包括主发送器和n个主接收器，所述节点控制器包括节点发送器以及节点接收器，所述主发送器与所述节点接收器连接，所述节点发送器与所述主接收器连接；
18.所述主发送器，用于向所述节点接收器发送所述主控制器生成的调参信号；
19.所述主接收器，用于接收所述节点发送器回传的反馈信号。
20.可选地，所述主控制器和所述n个节点控制器连接形成星形拓扑结构，所述n+1个驱动器形成菊花链形拓扑结构。
21.可选地，所述n等于2。
22.为实现上述目的，本发明提供了一种步进驱动串口互连方法，所述步进驱动串口互连方法应用于如上文所述的步进驱动串口互连系统，所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块以及驱动模块，所述控制模块包括主控制器以及与所述主控制器并联连接的n个节点控制器，所述驱动模块包括n+1个驱动器，所述n+1个驱动器分别与所述主控制器以及所述n个节点控制器连接，其中，n大于等于1；
23.所述步进驱动串口互连方法包括：
24.所述主控制器将调参信号发送给所述n个节点控制器，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器；
25.所述n个节点控制器在接收到所述调参信号时，向连接的驱动器发送第二控制信号，以实现对所述n+1个驱动器进行同步调参。
26.本发明提供了一种步进驱动串口互连系统，所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块以及驱动模块，所述控制模块包括主控制器以及与所述主控制器并联连接的n个节点控制器，所述驱动模块包括n+1个驱动器，所述n+1个驱动器分别与所述主控制器以及所述n个节点控制器连接，其中，n大于等于1；所述主控制器，用于将调参信号发送给所述n个节点控制器，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器；所述n个节点控制器，用于在接收到调参信号时，向连接的驱动器发送第二控制信号，系统通过在多个步进电机的控制器之间增加串口连接，使多个步进电机的控制器可以进行信息交互，同时指定一个主控制器统一发送调参信息，实现了对多个步进电机的集中控制，连接简单，系统反应速度快，有利于避免多个步进电机同时工作时需要一一进行参数调整的问题，简化操作，节省人力，有效提高用户体验。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
28.图1为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的功能模块示意图；
29.图2为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的系统结构示意图；
30.图3为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的驱动器拓扑示意图；
31.图4为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的控制器拓扑示意图；
32.图5为本发明步进驱动串口互连方法一实施例的流程示意图。
33.附图标号说明：
34.标号名称标号名称100控制模块b1～b3第一至第三驱动器200驱动模块d1～d3驱动接收器a0主控制器e1～e3驱动发送器a节点控制器f0主发送器b驱动器g0主接收器c步进电机g节点接收器f节点发送器
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35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.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的一部分实施例，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作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。
38.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
40.参考图1、图2、图3、图4，图1为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的功能模块示意图；图2为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的系统结构示意图；图3为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的驱动器拓扑示意图；图4为本发明步进驱动串口互连系统一实施例的控制器拓扑示意图；
41.所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块100以及驱动模块200，所述控制模块100包括主控制器a0以及与所述主控制器a0并联连接的n个节点控制器a，所述驱动模块包括n+1个驱动器b，所述n+1个驱动器b分别与所述主控制器a0以及所述n个节点控制器a连接，其中，n大于等于1。
42.所述主控制器a0，用于将调参信号发送给所述n个节点控制器a，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器b。
43.本实施例中，所述主控制器a0为能发出高速脉冲信号并具备编程功能的产品，例
如：单片机；在需要对步进电机的工作进行调整时，技术人员改变主控制器a0的程序代码，主控制器a0根据程序代码生成携带有参数信息的调参信号，并将调参信号发送给相连的所有节点控制器a，同时根据调参信号生成第一控制信号。在具体实施中，可根据实际需求进行选型，本实施例不对此作出限制。
44.可以理解的是，所述调参信号为主控制器a0和节点控制器a之间通信时所传递的信号，该信号包含技术人员对各个步进电机工作的设定信息，例如：步进电机的各个线圈的电压、通电顺序。
45.应理解的是，所述第一控制信号为高速脉冲信号，是主控制器a0根据调参信号进行翻译得到的用以控制对应的步进电机工作的信号，该信号不能直接作用于步进电机。
46.所述n个节点控制器a，用于在接收到所述调参信号时，向连接的驱动器b发送第二控制信号，以实现对所述n+1个驱动器b进行同步调参。本实施例中，所述n个节点控制器a的种类和型号与主控制器a0一致，仅因在具体实施中的功能差异做出区分。
47.可以理解的是，所述第二控制信号为所述n个节点控制器a分别对调参信号进行解析和分解选取有用信息而各自生成的高速脉冲信号，所述第二控制信号为多个信号的总称，多个信号不一定包含相同信息。
48.本实施例提出一种步进驱动串口互连系统，所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块100以及驱动模块200，所述控制模块100包括主控制器a0以及与所述主控制器a0并联连接的n个节点控制器a，所述驱动模块包括n+1个驱动器b，所述n+1个驱动器b分别与所述主控制器a0以及所述n个节点控制器a连接，其中，n大于等于1；所述主控制器a0，用于将调参信号发送给所述n个节点控制器a，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器b。所述n个节点控制器a，用于在接收到所述调参信号时，向连接的驱动器b发送第二控制信号，以实现对所述n+1个驱动器b进行同步调参。本实施例中，系统通过在多个步进电机的控制器之间增加串口连接，使多个步进电机的控制器可以进行信息交互，同时指定一个主控制器统一发送调参信息，实现了对多个步进电机的集中控制，连接简单，系统反应速度快，有利于避免多个步进电机同时工作时需要一一进行参数调整的问题，简化操作，节省人力，有效提高用户体验。
49.进一步地，参照图2，所述n+1个驱动器b串联连接。在本实施例中，各驱动器b与相邻驱动器b通过串口进行连接。
50.进一步地，继续参照图2，所述n+1个驱动器b与步进电机c一一对应连接。在本实施例中，所述步进电机c的数量和驱动器b数量一直，即每一个驱动器b都有且只有一个步进电机c与之相连。
51.进一步地，参照图3，所述驱动模块200包括相互连接第一驱动器b1以及第二驱动器b2。
52.所述第一驱动器b1，用于在接收到所述第一驱动器b1对应的控制信号以及上电信号时，向所述第二驱动器b2发送第一同步信号。在本实施例中，所述上电信号是指供电信号，所述第一驱动器b1为第一个接收到上电信号的驱动器b，这个选择过程是随机的。在具体实施中，第一驱动器b1的选择根据实际情况有多种可能。
53.所述第二驱动器b2，用于根据所述第一同步信号驱动所述第二驱动器b2对应的步进电机。在本实施例中，所述第一同步信号为由所述第一驱动器b1生成的信号。
54.进一步地，继续参照图3，所述第二驱动器b2，用于在接收到所述第一同步信号时，根据所述第二驱动器b2对应的控制信号生成驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述第二驱动器b2对应的步进电机，以驱动所述第二驱动器b2对应的步进电机工作。在本实施例中，只有当所述第二驱动器b2收到了第一同步信号和对应的控制信号时，才会将对应的控制信号进行放大和细分，再发送给对应的步进电机，从而驱动步进电机工作。
55.进一步地，继续参照图3，所述第二驱动器b2包括驱动接收器d2和驱动发送器e2，所述驱动模块200还包括第三驱动器b3，所述第三驱动器b3与所述第二驱动器b2的驱动发送器连接；
56.所述驱动接收器d2，用于接收所述第一驱动器b1发送的第一同步信号。需要说明的是，所述第二驱动器可以对所述第一同步信号进行分析和处理。所述驱动发送器e2，用于在接收到所述第二驱动器b2对应的控制信号时，向所述第三驱动器b3发送第二同步信号。可以理解的是，所述n+1个驱动器b的结构相同，即所有n+1个驱动器都有对应的驱动发送器。在本实施例中，为了描述方便，仅对第二驱动器进行详细阐述。
57.需要说明的是，所述第二同步信号是由所述第二驱动器b2对所述第一同步信号进行处理并转发后的信号。在本实施例中，所述第二驱动器b2可以只对第一同步信号进行转发，即第二同步信号在内容上可与第一同步信号相同。
58.所述第三驱动器b3，用于在接收到所述第二同步信号和所述第三驱动器b3对应的控制信号时，驱动所述所述第三驱动器b3对应的步进电机c。可以理解的是，所述第三驱动器b3还具有向另一端连接的驱动器b进行信息交互的功能。
59.可以理解的是，所述n+1个驱动器b的结构相同，即所有n+1个驱动器都有对应的接收器和发送器，例如：第一驱动器b1包括驱动接收器d1和驱动发送器e1，第二驱动器b2包括驱动接收器d2和驱动发送器e2，第三驱动器b3包括驱动接收器d3和驱动发送器e3。在本实施例中，为了描述方便，仅对第二驱动器a2进行了详细阐述。
60.需要说明的是，所述信息交互的具体方式为：第一个上电的驱动器b生成第一同步信号，在放大和细分对应控制信号以驱动对应步进电机工作的同时向与之一端连接的驱动器b发送第一同步信号，接收到第一同步信号的驱动器b在接收到上电信号时驱动对应的步进电机工作，对第一同步信号进行处理，向连接的另一驱动器b发送第二同步信号，循环此过程，直至第一个上电的驱动器b接收到另一端连接的驱动器b发送的第n+1同步信号时，确认信息交互完成。
61.进一步地，继续参照图3，所述n+1个驱动器b形成菊花链形拓扑结构。可以理解的是，所述菊花链形拓扑结构是一种由设备组成的环状结构，发射器和接收器的数量可以减少一半。当一个节点发送消息时，该消息由每一个设备在环内进行处理，如果环状被打破，传输可以通过反向路径继续，从而确保所有节点始终处于连接状态，且数据包可以在单一故障的情况下被发送，正常情况下，数据包将在环内循环一圈，最终由连接的最后一个设备返回到第一个设备。
62.进一步地，参照图4，进一步地，参照图3，所述主控制器a0包括主发送器f0和n个主接收器g0，所述节点控制器a包括节点控制器f以及节点接收器g，所述主发送器f0与所述节点接收器g连接，所述节点控制器f与所述主接收器g0连接；
63.所述主发送器f0，用于向所述节点接收器g发送所述主控制器a0生成的调参信号。
64.所述主接收器g0，用于接收所述节点控制器f回传的反馈信号。
65.需要说明的是，所述主发送器f0、主接收器g0、节点接收器g以及节点发送器f用于实现主控制器a0和n+1个节点控制器f之间的信息交互。所述信息交互的具体方式为：主控制器a0生成调参信号，并通过主发送器f0将所述调参信号发送给每一个节点控制器a的节点接收器g，节点控制器a接收到调参信号后，对调参信号进行处理，并通过各自的节点发送器f将反馈信号发送给主控制器a0的主接收器g0；当主控制器a0接收到所有来自节点控制器a的反馈信号时，主控制器a0确认调参信息发送成功，可以进行下一次交互准备。
66.进一步地，继续参照图4，所述主控制器a0和所述n个节点控制器a连接形成星形拓扑结构。需要说明的是，星形拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构，各结点与中央结点通过点与点方式连接，中央结点执行集中式通信控制策略。
67.在本实施例中，主控制器a0作为中间节点与节点控制器a连接，可以实现和多个节点控制器a进行信息交互。
68.可选地，所述n等于2。可以理解的是，当n等于2时，所述系统包括主控制器a0、两个节点控制器a、三个驱动器b。
69.需要说明的是，当n等于2时，主控制器a0以及两个节点控制器a之间的交互过程为：主控制器a0生成并以广播的形式发送调参信号，两个节点控制器a接收到调参信号后，发送反馈信号至主控制器a0，当主控制器a0接收到两个反馈信号时，确认交互完成。
70.易于理解的是，当n等于2时，第一至第三驱动器的交互过程为：第一驱动器b1接收到上电信号后，生成并向第二驱动器b2发送第一同步信号，第二驱动器b2对第一同步信号进行处理，并向第三驱动器b3发送第二同步信号，第三驱动器b3接收到第二同步信号后，向第一驱动器发送第三同步信号，当第一驱动器接收到第三同步信号发送的第三同步信号时，确认交互完成。
71.本实施例提出一种步进驱动串口互连系统，所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块100以及驱动模块200，所述控制模块100包括主控制器a0以及与所述主控制器a0并联连接的n个节点控制器a，所述驱动模块包括n+1个驱动器b，所述n+1个驱动器b分别与所述主控制器a0以及所述n个节点控制器a连接，其中，n大于等于1；所述主控制器a0，用于将调参信号发送给所述n个节点控制器a，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器b。所述n个节点控制器a，用于在接收到所述调参信号时，向连接的驱动器b发送第二控制信号，以实现对所述n+1个驱动器b进行同步调参。本实施例中，系统通过在多个步进电机驱动器之间增加串口连接，使多个步进电机的驱动器可以进行信息交互，将所有驱动器b串联成菊花链形拓扑结构，可以避免控制信号的漏传和误传，同时可以减少驱动信号之间的延时，有效提高用户体验。
72.参照图5，图5为本发明步进驱动串口互连方法第一实施例的流程示意图。
73.在第一实施例中，所述步进驱动串口互连方法应用于如上文所述的步进驱动串口互连系统，所述步进驱动串口互连系统包括：控制模块以及驱动模块，所述控制模块包括主控制器以及与所述主控制器并联连接的n个节点控制器，所述驱动模块包括n+1个驱动器，所述n+1个驱动器分别与所述主控制器以及所述n个节点控制器连接，其中，n大于等于1；
74.所述步进驱动串口互连方法包括：
75.步骤s10，所述主控制器将调参信号发送给所述n个节点控制器，并将第一控制信号发送给连接的目标驱动器。
76.步骤s20，所述n个节点控制器在接收到所述调参信号时，向连接的驱动器发送第二控制信号，以实现对所述n+1个驱动器进行同步调参。
77.本实施例提出的技术方案，通过在多个步进电机的控制器之间增加串口连接，使多个步进电机的控制器可以进行信息交互，同时指定一个主控制器统一发送调参信息，实现了对多个步进电机的集中控制，连接简单，系统反应速度快，有利于避免多个步进电机同时工作时需要一一进行参数调整的问题，简化操作，节省人力，有效提高用户体验。
78.应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。
79.需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
80.另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的步进驱动串口互连系统，此处不再赘述。
81.此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
82.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
83.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。