快速上手与配置

CAN配置

硬件配置

终端电阻必须使用 Split termination。禁止使用星形连接接法。必须保证同根CAN线上有且仅有两组终端电阻，并且都在线的两个末端上。

如下图:

软件配置

电机使用 CAN-FD。仲裁段固定为 1Mbps，采样点为0.8。数据段波特率固定为 5Mbps，采样点为 0.75。

推荐的 CAN 配置命令：

ip link set can0 type can bitrate 1000000 sample-point 0.8 dbitrate 5000000 dsample-point 0.75 sjw 5 dsjw 3 fd on

CAN 配置成功后激活 CAN 线：

ip link set can0 up

注意

必须正确设置采样点，否则发送长帧时必定导致通信失败。有些USB转CAN设备不一定正确支持设置这些参数。如果遇到这种情况，请转而使用 RK3576 等硬件 CAN-FD 支持的 SOC。

配置电机ID

我们的电机使用 CANOpen(CiA301) 协议。CANOpen是工业自动化领域广泛使用的协议，网上拥有诸多教程，在此不做赘述。其中针对PDO做了一些小修改，允许PDO最大长度为 64 字节，以此充分利用CAN-FD的带宽。

如果你想了解CANOpen协议可以看：CANopen Explained

CAN-ID的设置是通过对象字典 2001h, 1h 进行设置的。

例如使用 canopend 工具进行配置，将原本的1号电机改为3号:

关于如何使用 canopend 工具，请参考其 Github 介绍，此处不做解释说明

./canopend can0 -i 0x30 -c stdio    # Start the Canopend tool
1 w 0x2001 01 u8 3                  # Change Motor No. 1 to Motor No. 3
1 w 0x1010 01 vs "save"             # Input save command

新ID断电生效

新ID设置后，断电才会生效。请您务必小心，不要设置了错误的ID。

发送SDO后返回ok即为设置成功

上面修改ID的SDO命令解析

### 命令说明

1 w 0x2001 01 u8 3

向节点1的对象字典 `0x2001:01` 写入一个 `uint8_t` 类型数据，数值为 `3`。
### SDO请求CAN报文

CAN-ID : 0x601

DATA :
2F 01 20 01 03 00 00 00

### COB-ID解析

SDO Request COB-ID = 0x600 + NodeID

NodeID = 1

0x600 + 1 = 0x601

因此本次请求报文的 CAN ID 为：

0x601

### 数据区解析

Byte0 : 0x2F
Byte1 : 0x01
Byte2 : 0x20
Byte3 : 0x01
Byte4 : 0x03
Byte5 : 0x00
Byte6 : 0x00
Byte7 : 0x00

对应含义：

Byte0 = SDO命令字

Byte1~2 = Index
           0x2001

Byte3   = SubIndex
           0x01

Byte4~7 = 数据区
           0x03

### Byte0解析

0x2F = 0010 1111b

字段定义：

ccs nnn e s

001 011 1 1

含义：

CCS = 1
      Download Request（写对象字典）

n = 3
      数据区有3个未使用字节

e = 1
      Expedited Transfer

s = 1
      指示数据长度

因此：

0x2F = 写入1字节数据的SDO Download Request

### 应答报文设备写入成功后返回：

COB-ID : 0x581

DATA :
60 01 20 01 00 00 00 00

其中：

0x581 = 0x580 + NodeID

0x60  = Download Response

表示对象 `0x2001:01` 已成功写入数值 `3`。其他的SDO通讯也和这个大致相同。

使用canopend进行控制测试

下面我们将会使用canopend工具进行简单的控制测试。

请谨慎操作

开始电机控制前，请务必确保周围环境安全。由于在终端中反复发送某个节点的心跳包不是特别方便，这里提供的两个案例都没有使用心跳超时检测。

SDO控制测试

关于SDO控制测试

事实上你应该使用PDO写例如 60FFh 等对象，但我们这里先使用SDO进行CAN通信演示。

请谨慎操作

开始电机控制前，请务必确保周围环境安全

开始之前，我们重新对电机上电，确保电机处于初始状态。假定需要控制的电机为0x01 与 0x02。我们将使用速度模式进行演示。其中1号电机的力矩将被限制到峰值力矩的5%，2号电机将被限制到 80% 峰值力矩。

1 w 0x6060 0 i8 3
2 w 0x6060 0 i8 3
1 w 0x60FF 0 i32 0
2 w 0x60FF 0 i32 0
1 w 0x6040 0 u16 6 
2 w 0x6040 0 u16 6 
1 w 0x6072 0 u16 50
2 w 0x6072 0 u16 800

等待上述全部写入后，再将控制字写7

1 w 0x6040 0 u16 7
2 w 0x6040 0 u16 7

最后再写0x0f

1 w 0x6040 0 u16 0x0f
2 w 0x6040 0 u16 0x0f

此时电机启动使能，目标为 0Rev/s。写入Float32单位的转速即可。这里准备以0.1Rev/s的速度进行测试。

1 w 0x60FF 0 r32 0.1
2 w 0x60FF 0 r32 0.1

此时两个电机开始以0.1Rev/s的速度旋转，并且两电机的最大力矩不同，其中一个施加较小阻力就会停止，另一个则需要更大的阻力才会停止。

控制测试

PDO控制测试

显然，使用SDO通信带宽浪费明显。应该尽量使用PDO进行控制，但正如前文所提到的，PDO映射需要根据实际操作的电机数量进行调整，因此本demo仍然只演示控制4个电机的情况，其余情况请根据实际情况调整。

调整PDO Mapping

在CANOpen中，PDO并非只能使用指定的COB-ID，而是可以自由设置。这意味着您可以通过设置多个机器的RPDO的COB-ID为同一个来实现一拖多的功能。但是，原有的RPDO COB-ID是无法满足需求的。因此不仅需要调整所有被控电机的 Mapping，还需要调整 RPDO COB-ID。

听起来有点抽象？

以带力矩上限的速度控制为例，每个电机都需要使用 6072h(最大力矩/Max Torque) 与 60FFh(目标速度/Target Velocity) 这两个对象。因此每个电机都需要六个字节。一共有4个电机，因此需要24字节。

四个电机的CANOpenID分别为0x01, 0x02, 0x03, 0x04。每个电机都控制他们的 6072h(最大力矩/Max Torque) 与 60FFh(目标速度/Target Velocity)。这里我们需要选一个 COB-ID 做所有电机的 RPDO1 COB-ID。

这里我们选择 0x10 节点的 TPDO1 COB-ID（即0x190）。您可以任意选择一个CAN-ID，只要确保不会与其他节点冲突即可。这里推荐选主站的TPDO1，2，3或4。

对于发送的程序来讲，全部24字节的顺序是这样的：

4字节填充对象为 3000h 03h, 2字节填充对象为 3000h 02h

那么每个电机有两个有效对象。其他字节使用填充即可。我们假定将6072h排在前面，那么对于一号电机，映射应该是这样的：

那么对2号电机来讲，他的RPDO Mapping应该是这样的：

那么对3号电机来讲，他的RPDO Mapping应该是这样的：

那么对4号电机来讲，他的RPDO Mapping应该是这样的：

保存PDO Mapping

PDO Mapping 映射是可以保存的，避免每次开机都重新设置。具体请查看对象 1010h。保存后每次开机仅需发送NMT指令即可直接开始控制。

关于填充对象

无需拘泥于此形式，得益于PDO的灵活特性，您可以自由安排。假设实际上目标速度需要更高的变动频率，而最大力矩不需要，那么完全可以将所有的最大力矩放到RPDO2，以高频发送目标速度，低频发送最大力矩。

也无需强制所有的电机都处于同一控制模式，完全可以一部分电机处于速度控制模式，一部分电机使用MIT控制模式。只要 Mapping 正确即可。

关于配置自动化与配置持久化

请记住，本质上 canopend 就是发送了一些 can 消息，您完全可以将配置PDO的过程自动化。关于 SDO 协议的具体格式请直接查看丰富的互联网教程。

另外，这些配置除非通过 1010h 对象进行保存，否则每次开机后都会恢复为默认配置。如果您确认不会改变这些配置，那么只要通过 1010h 对象进行保存，即可实现配置持久化。后续开机无需重新配置，仅需发送NMT指令与选择模式，操作控制字。

这里我们需要选一个 COB-ID 做所有电机的 RPDO1 COB-ID。这里我们选择 0x10 节点的 TPDO1 COB-ID（即0x190）。您可以任意选择一个CAN-ID，只要确保不会与其他节点冲突即可。这里推荐选主站的TPDO1，2，3或4。

首先给 1400h 01h 写 0x8000_0000 | 0x190 失能 RPDO1
设置 1400h 02h 传输类型设置为 255
设置 1600 00h RPDO 有效映射数为 0
设置 1600 01h 应用对象1为 4字节填充 3000h 03h
设置 1600 02h 应用对象2为 2字节填充 3000h 02h
设置 1600 03h 应用对象3为最大力矩 6072h 00h
设置 1600 04h 应用对象4为目标速度 60FFh 00h
设置 1600 05h 应用对象5为 4字节填充 3000h 03h
设置 1600 06h 应用对象6为 4字节填充 3000h 03h
设置 1600 07h 应用对象7为 4字节填充 3000h 03h
设置 1600 00h 有效映射数为 7
最后给 1400h 01h 写 0x0000_0000 | 0x190 使能 RPDO1

此时已经完成RPDO配置，接下来输入 2 start 发送 NMT指令，使电机进入 CiA301 的 Operational 状态。

但此时还不能通过 PDO 进行控制，因为还没有配置 CiA402 状态机。因为只需要上电配置一次，也使用 SDO 进行演示。

给 6040h 00h 写 0x80 清除错误
给 6060h 00h 写 0x03 设置电机为速度控制模式
给 6040h 00h 写 0x06 Shutdown
给 6040h 00h 写 0x07 Switch On
给 6040h 00h 写 0x0f Operation Enable

sdo-test

此时电机可以开始通过 PDO 进行控制。下面以将所有电机最大力矩限制为 80%，目标转速为 1Rev/s 为例。

cansend can0 190##1.20030000803F20030000803F20030000803F20030000803F

如果正确配置了所有的电机，此时所有电机都会开始运行。

快速上手：完整控制演示

若您希望先跑通一条从冷启动到持续运转的完整链路，可参考开源仓库 hex-motor-control-test。该仓库提供两个极简 C 语言演示程序（非库），通过 CAN-FD 与 CANopen（CiA301 + CiA402）及 64 字节 PDO 扩展驱动 hexfellow 电机：

程序	说明
`demo_mit`	MIT 模式（`6060h = 5`），以恒定转速运转所有电机
`demo_velocity`	轮廓速度模式（`6060h = 3`），以恒定转速运转，并通过每帧 `6072h` 限制力矩

演示覆盖：按电机顺序完成 SDO 初始化、NMT 进入 Operational、CiA402 使能、主站心跳与共享 RPDO 控制循环，以及 TPDO 遥测打印。默认假设电机 CANopen ID 从 1 起连续编号，最多 8 台，固件版本须为 08。

请先按上文完成 CAN 接口的 CAN-FD 配置，再编译运行（以 4 台电机、can0、0.5 rev/s 为例）：

make
./build/demo_mit can0 4 0.5
./build/demo_velocity can0 4 1.0 200

更多参数、交叉编译、心跳/RPDO 时序约定等细节见仓库 README。

仅供演示

该仓库仅用于学习与台架验证，非生产级软件；无完善错误恢复与安全联锁。用于任何可能造成伤害或损失的场景前，请自行审计并编写适合产品的驱动。

esp32-c5的控制演示程序

如果您想使用单片机控制电机，可参考hex-motor-esp-control-example。该演示使用了 esp32-c5 以ESP_IDF做为开发框架使用c++，通过 CAN-FD 与 CANopen（CiA301 + CiA402）及 64 字节 PDO 扩展驱动 hexfellow 电机。

该演示程序中封装了一个FreeRTOS电机控制任务类——HexfellowMotorTask。该任务类中包括按电机顺序完成 SDO 初始化、NMT 进入 Operational、CiA402 使能、主站心跳与共享 RPDO 控制循环，以及 TPDO 接收电机运行状态。

并通过串口数据输入输出任务实现实时反馈和调整电机运行状态。默认只输出ID为1的电机状态数据。通过串口输入如下命令即可实时调整ID为1的电机速度。

spd 2.5       # 电机 0 → 2.5 rev/s
spd 0         # 电机 0 → 停止
spd -1.0      # 电机 0 → 反向 1.0 rev/s
spd ?         # 输出当前 velocity

默认为只控制一台ID为1的电机，如果你想控制多台电机，你可以通过修改HexfellowMotorController::Config中的成员count，并向HexfellowMotorController::Config的motors成员写入对应的控制参数，得益于PDO的灵活性，可以在一段RPDO中配置不同的电机使用不同的运行模式，只需保证电机的RPDO映射是正确的即可。

比如驱动两台电机，电机0使用MIT模式，电机1使用速度模式。

HexfellowMotorController::Config cfg;
cfg.count = 2;      //在此修改需要驱动的电机个数
// 0号电机，默认MIT模式
cfg.motors[0].mode = HexfellowMotorController::HEXFELLOW_MODE_KIND_MIT;
cfg.motors[0].torque_permille = 300;
cfg.motors[0].kp_kd_torque_permille = 770;
HexfellowMotorController::mit_mapping_default(cfg.motors[0].mapping);
// 电机1: 速度模式
cfg.motors[1].mode = HexfellowMotorController::HEXFELLOW_MODE_KIND_VELOCITY;
cfg.motors[1].torque_permille = 300;   // 速度模式的最大扭矩限制