工控自動化技術文摘：全國產EtherCAT運動控製邊緣控製器（二）：統一的上位機API接口

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全國產EtherCAT運動控製邊緣控製器（二）：統一的上位機API接口
深圳市正運動技術有限公司

上節課程我們介紹了全國產EtherCAT運動控製邊緣控製器ZMC432H的硬件接口與功能，本節課程我們主要講解一下正運動API函數封裝原理以及自定義API封裝例程。

一、功能簡介

全國產EtherCAT運動控製邊緣控製器ZMC432H是正運動的一款軟硬件全國產自主可控，運動控製接口兼容EtherCAT總線和脈衝型的獨立式運動控製器，最多支持32軸運動控製，同時支持正運動遠程HMI功能，能提供網絡組態顯示，可實時監控和調整參數配置。

統一的API接口.png

ZMC432H具備豐富的硬件接口和控製功能模塊，能實現高效穩定的運動控製和實時數據采集，以滿足工業控製協同工業互聯網的應用需求。

ZMC432H內置了Linux係統，可以使用本地的LOCAL接口進行連接，可以做到更快速的指令交互，單條指令與多條指令一次性交互時間為40us左右。

企業微信截圖_20230817090923.png

ZMC432H視頻介紹：

二、統一的API接口

企業微信截圖_20230817090941.png

所有的控製器和控製卡均使用同一套API函數，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開發語言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作係統。

各個開發語言都有各自所對應的函數庫，所調用的API均一致，這大大提高了可移植性。各個開發語言庫的調用方式可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。

文檔參考路徑：光盤資料\04PC函數\Zmotion PC函數庫編程手冊及例程源碼。

企業微信截圖_20230817091000.png

以下為各個功能部分API指令一覽表；

1、控製器連接

2、控製器信息獲取

3、基本軸參數設置

4、基本運動控製

5、VR寄存器

6、Table寄存器

企業微信截圖_20230817091117.png

7、Modbus寄存器

8、Flash/文件讀寫

更多API接口詳情可以參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。

企業微信截圖_20230817091152.png

三、在線命令的機製

ZAux_Execute或ZAux_DirectCommand可對Basic指令進行封裝。如果使用到沒有封裝的命令或者想封裝自己的函數，可以通過ZAux_Execute發送或ZAux_DirectCommand，或是參照已有代碼修改增加相應的函數。

發送字符串命令有兩種方式，緩衝方式和直接方式。具體如圖所示：

企業微信截圖_20230817091221.png

直接方式：直接執行單個變量/數組/參數相關命令，此時所有傳遞的參數必須是具體的數值，不能是表達式；

緩衝方式：可以執行所有命令，並支持表達式作為參數，但是速度慢一些；

以zmcaux.cpp中對已封裝的設置運動速度的函數ZAux_Direct_SetSpeed()與獲取當前編碼器反饋位置的函數ZAux_Direct_GetMpos為例。

程序如下：

#include "zmotion.h" 
#include "zauxdll2.h" 
int ZAux_Direct_SetSpeed(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float fValue) 
{ 
    char cmdbuff[2048]; 
    char cmdbuffAck[2048]; 
    if (iaxis> MAX_AXIS_AUX) //MAX_AXIS_AUX為zuaxdll2.h中定義的宏，zuaxdll2.h為正運動庫頭文件
    { 
        return ERR_AUX_PARAERR; 
    } 
    sprintf(cmdbuff,"SPEED(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成對應命令的字符串 
    ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); 
}
int ZAux_Direct_GetMpos(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float fValue) 
{ 
    char cmdbuff[2048]; 
    char cmdbuffAck[2048]; 
    if (iaxis> MAX_AXIS_AUX) 
    { 
        return ERR_AUX_PARAERR; 
    } 
    sprintf(cmdbuff,"MPOS(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成對應命令的字符串 
    ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); 
}

四、自定義API封裝介紹及例程

1、自定義API封裝

自定義封裝API的原理實際上是利用了在線命令的機製，上位機生成由各種ZBASIC指令來達到自己想要的功能。

ZAux庫便是直接利用ZBASIC命令通過ZAux_Execute方式或ZAux_DirectCommand方式發送到控製器上，相應函數可以參考ZBASIC手冊對應的命令介紹。

ZAux庫是完全開源庫，源代碼皆可從官網下載，可以在源代碼中添加用戶自定義的函數，用戶也可以新增庫進行封裝。

2、實用封裝例程

（1）直接獲取多種類型數據

用戶若想要獲取多種數據，如軸的命令位置，軸的反饋位置，板卡上的 IO點等等，往往都是通過多種單獨獨立的函數獲取不同的數據，這樣堆積，會導致讀寫次數的上位，導致程序的卡頓。

為wei了le提ti升sheng一yi個ge上shang位wei程cheng序xu讀du取qu控kong製zhi器qi數shu據ju的de速su度du，往wang往wang可ke以yi通tong過guo自zi定ding義yi一yi個ge函han數shu，快kuai速su的de把ba數shu據ju傳chuan輸shu到dao上shang位wei程cheng序xu上shang麵mian來lai，而er不bu是shi通tong過guo多duo次ci循xun環huan來lai獲huo取qu不bu同tong類lei型xing的de數shu據ju。

例：假設有一個簡易的三軸平台，需要讀取軸0，軸1，軸2的命令位置，反饋位置，以及控製器板卡上的輸入口0，輸入口32，輸出口0，輸出口33，以及三個軸的狀態。

獲取數據程序如下：

// test1.cpp : 定義控製台應用程序的入口點。
#include "stdafx.h"
#include #include "zmotion.h"
#include "zauxdll2.h"
void commandCheckHandler(const char *command, int ret)
{
    if (ret)//非0則失敗
    {
        printf("%s fail!return code is %d\n", command, ret);
    }
}
/*************************************************************
Description: //我的自定義直接獲取數據函數
Input:       //handle          卡鏈接
             iaxisNum          軸的總數量
             iaxislist         軸號列表
             fDposlist         輸出的命令位置值
             fMposlist         輸出的反饋位置值
             iAxisstatuslist   輸出的軸狀態位置值，按位對應
             startIn           要獲取起始的IN編號
             endIn             要獲取結束的IN編號
             iIn               輸出的IN狀態,按位對應
             startOut          要獲取起始的OUT編號
             endOut            要獲取結束的OUT編號
             iOut              輸出的OUT狀態,按位對應
Output:      //
Return:      //錯誤碼
*************************************************************/
int  Demo_Direct_MyGetData(ZMC_HANDLE handle,int iaxisNum, int* iaxislist, float* fDposlist,float* fMposlist,int32* iAxisstatuslist,int startIn , int endIn,int *iIn,int startOut , int endOut,int *iOut) 
{
    char cmdbuff[2048];
    char  tempbuff[2048];
    char cmdbuffAck[20480];
    //若傳進來的地址為空，則退出
    if(NULL == iaxislist || NULL == fDposlist || NULL == fMposlist ||  NULL == iAxisstatuslist || NULL == iIn || NULL == iOut)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;
    }
    //若傳進來的結束編號小於起始編碼，則退出
    if ((endIn1000)
        {
            return ERR_AUX_PARAERR ;  //參數錯誤，字符串拚接過長
        }
    }
    temp2=endOut-startOut+1;
    if (temp2%32 == 0)
    {
        temp2=temp2/32;
    } 
    else
    {
        temp2=temp2/32+1;
    }
    //拚接OUT
    for (i=0;iendOut)
        {
            oend=endOut;
        }
        //生成命令
        sprintf(tempbuff, "OUT(%d,%d)", ostart,oend);
        strcat(cmdbuff, tempbuff);//字符串拚接
        if (i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數錯誤，字符串拚接過長
        }
    }
    printf("拚接的字符串：\n",cmdbuff);
    printf("%s\n",cmdbuff);
    ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048);
    if(ERR_OK != ret)
    {
        return ret;
    }
    //printf("%s\n",cmdbuffAck);
    //printf("%d\n",strlen(cmdbuffAck));
    //
    if(0 == strlen(cmdbuffAck))
    {
        return ERR_NOACK;
    }
    float ftempbuff[200];
    int itempbuff[200];
    ZAux_TransStringtoFloat(cmdbuffAck,iaxisNum*2,ftempbuff);//字符串轉換為浮點數
    //DPOS輸出
    for(i=0;i>(i-32*j);
        printf("    IN(%d):%d",i,tempval &(0x01));
        if (((i%8)==0)&&(i>0) )
        {
            printf("\n");
        }
    }
    printf("\n");
    printf("獲取到的輸出口狀態：\n");
    j=0;
    for (i=0;i0) )
        {
            j++;
        }
        //轉換成位
        tempval=d_out[j]>>(i-32*j);
        printf("    OUT(%d):%d",i,tempval &(0x01));
        if (((i%8)==0)&&(i>0) )
        {
            printf("\n");
        }
    }
    printf("\n");
    Sleep(20000);
    ret = ZAux_Close(handle);    //關閉連接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

（2）一行命令執行多條不同類型緩衝指令

一般點膠行業、木mu工gong行xing業ye用yong的de較jiao多duo的de是shi連lian續xu軌gui跡ji，連lian續xu軌gui跡ji之zhi間jian有you插cha入ru緩huan衝chong輸shu出chu，如ru果guo把ba運yun動dong和he連lian續xu軌gui跡ji分fen開kai發fa送song的de話hua，難nan免mian會hui有you局ju限xian性xing，可ke以yi通tong過guo自zi己ji單dan獨du封feng裝zhuang運yun動dong函han數shu，來lai達da到dao一yi行xing命ming令ling執zhi行xing多duo個ge函han數shu的de效xiao果guo。

例：假設控製一個XY兩軸平台，從坐標點（0，0），（100，0）（輸出口0輸出50ms） → （100，100）（輸出口0輸出50ms） → （0，100）（輸出口0輸出50ms） → （0，0）（輸出口0輸出50ms）的軌跡，則可以通過自己封裝，用一條函數，快速發送下去。

一行命令執行多個函數程序如下：

// test1.cpp : 定義控製台應用程序的入口點。
//
#include "stdafx.h"
#include #include "zmotion.h"
#include "zauxdll2.h"
void commandCheckHandler(const char *command, int ret)
{
    if (ret)//非0則失敗
    {
        printf("%s fail!return code is %d\n", command, ret);
    }
}
/*************************************************************
Description: //我的自定義運動函數
Input:       //handle      卡鏈接
             iMoveLen      填寫的運動長度
             iaxisNum      參與運動總軸數
             iaxislist     軸號列表
             fPoslist      距離列表
             iout          緩衝輸出口
             outlist       緩衝輸出列表(每條運動，決定是否輸出，0為不輸出，1為在運動後輸出)
             outtime       緩衝輸出時間
Output:      //
Return:      //錯誤碼
*************************************************************/
int  Demo_Direct_MyMoveABS(ZMC_HANDLE handle,int iMoveLen,int iaxisNum, int* iaxislist, float* fPoslist,int iout,int *outlist,int outtime) 
{
    char cmdbuff[2048];
    char  tempbuff[2048];
    char cmdbuffAck[20480];
    //若傳進來的地址為空，則退出
    int ret=0;
    int i;
    //先讀取剩餘直線緩衝
    int iBuffLen = 0;
    ret = ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(handle,iaxislist[0],&iBuffLen);
    if(iBuffLen <= iMoveLen*2)
    {
        return 1002;      //運動緩衝不夠
    }
    //生成命令
    sprintf(cmdbuff, "BASE(");
    //拚接運動軸列表
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數錯誤，字符串拚接過長
        }
    }
    sprintf(tempbuff,"%d)\n",iaxislist[i]);//生成對應命令的字符串
    strcat(cmdbuff,tempbuff);
    //拚接運動
    for (i=0;i1000)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數錯誤，字符串拚接過長
    }
    ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048);
    return ret;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    char *ip_addr = (char *)"127.0.0.1";               //控製器IP地址
    ZMC_HANDLE handle = NULL;                   //連接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //連接控製器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控製器連接失敗!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控製器連接成功！\n");
    ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,0,1);//設置軸0軸類型為1
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,1,1);//設置軸1軸類型為1
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,0,100);//設置軸0脈衝當量為100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,1,100);//設置軸1脈衝當量為100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,0,500);//設置軸0加速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,1,500);//設置軸1加速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,0,500);//設置軸0減速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,1,500);//設置軸1減速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,0,0);//設置軸0 DPOS清0
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,1,0);//設置軸1 DPOS清0
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,0,100);//設置軸0速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,1,100);//設置軸1速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    ret =ZAux_Direct_SetMerge(handle,0,1);//設置開啟連續插補（開啟主軸的即可，如軸0，軸1插補，軸0為主軸，主軸號取決於連續插補運動指令軸列表的第一個軸號）
    int axis[2]={0,1};
    float POS[12]={0,0,0,100,100,100,100,0,0,0};
    int otlist[5]={0,1,1,1,1};
    ZAux_Trigger(handle);//觸發示波器
    ret = Demo_Direct_MyMoveABS(handle,5,2,axis,POS,0,otlist,50);//
    commandCheckHandler("Demo_Direct_MyMoveABS", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    Sleep(20000);
    ret = ZAux_Close(handle);    //關閉連接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判斷指令是否執行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

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3、例程講解

完整代碼獲取地址

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本次，正運動技術全國產EtherCAT運動控製邊緣控製器（二）：統一的上位機API接口，就分享到這裏。

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本ben文wen由you正zheng運yun動dong技ji術shu原yuan創chuang，歡huan迎ying大da家jia轉zhuan載zai，共gong同tong學xue習xi，一yi起qi提ti高gao中zhong國guo智zhi能neng製zhi造zao水shui平ping。文wen章zhang版ban權quan歸gui正zheng運yun動dong技ji術shu所suo有you，如ru有you轉zhuan載zai請qing注zhu明ming文wen章zhang來lai源yuan。

正運動技術專注於運動控製技術研究和通用運動控製軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術彙集了來自華為、中zhong興xing等deng公gong司si的de優you秀xiu人ren才cai，在zai堅jian持chi自zi主zhu創chuang新xin的de同tong時shi，積ji極ji聯lian合he各ge大da高gao校xiao協xie同tong運yun動dong控kong製zhi基ji礎chu技ji術shu的de研yan究jiu，是shi國guo內nei工gong控kong領ling域yu發fa展zhan最zui快kuai的de企qi業ye之zhi一yi，也ye是shi國guo內nei少shao有you、完整掌握運動控製核心技術和實時工控軟件平台技術的企業。主要業務有：運動控製卡_運動控製器_EtherCAT運動控製卡_EtherCAT控製器_運動控製係統_視覺控製器__運動控製PLC_運動控製_機器人控製器_視覺定位_XPCIe/XPCI係列運動控製卡等等。

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