一种舵机数据高效实时通信系统及通信方法与流程

1.本发明涉及一种舵机数据高效实时通信系统及通信方法，属于机电技术领域。


背景技术：

2.在嵌入式复杂设备中，维护监控数据量大，并且要求实时性高。然后在目前的技术方案中，维护上传的数据实时性不够、维护上传程序耗时较大、通信丢包率高、鲁棒性不强。为了环境数据可视化，辅助上位机健康管理和提高排故效率，急需一种舵机数据高效实时通信方法。


技术实现要素：

3.本发明目的在于：提供一种舵机数据高效实时通信系统及通信方法，能够上传大量的维护数据，并提高指定数据的上传实时性，而不增加程序耗时，降低通信丢包率，增强鲁棒性，提高环境数据可视化、辅助上位机健康管理和提高排故效率。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种舵机数据高效实时通信系统，包括舵机，还包括控制器和上位机，上位机与控制器连接，控制器与舵机连接，上位机用于下发指定包号数据、是否同时更新要求和显示接收的数据；控制器用于接收上位机下发的指令、采集数据、运算控制逻辑、控制舵机和上传指定数据；舵机作为执行机构，接收控制器的驱动信号和反馈自身的状态信号。
6.进一步，控制器与上位机之间通过通信电缆连接。
7.进一步，控制器与舵机通过驱动电缆连接，通过驱动电缆给舵机提供驱动信号。
8.进一步，控制器与舵机还通过传感器电缆连接，通过传感器电缆接收舵机状态信号。
9.舵机数据高效实时通信系统的通信方法，包括以下步骤：
10.s1、上位机下发指定包号的数据，要求控制器上传的数据量；
11.s2、上位机下发是否同时更新要求，指定上传数据的实时性更新要求；
12.s3、控制器向上位机实时高效的上传舵机监控数据；
13.s4、舵机根据驱动电缆的信号运动，同时将自身的状态信号通过传感器电缆传输给控制器；
14.s5、上位机根据控制器上传的数据，对环境可视化，健康管理和画图分析。
15.进一步，步骤s3具体是：控制器首先判断待上传队列是否为空，若不为空，则从待上传队列中取出1包数据上传；若为空，则根据接收到的上位机是否同时更新指令，如果指令是同时更新，则同时更新指定包号的所有数据，并将数据写入待上传队列，如果指令不是同时更新，则依次更新1包数据，并将该包号数据写入待上传队列；再从待上传队列中取出1包数据上传。
16.进一步，将舵机的位置指令数据和位置反馈数据归类到同一包号中，此时上位机下发该指定包号数据上传，下发同时更新要求，则在硬件的最快周期中，实时上传舵机的位
置指令数据和位置反馈数据。
17.进一步，将舵机的位置指令监控信息、位置传感器监控信息归类到不同的包号中，通过上位机下发这些包号数据上传指令，下发非同时更新指令，则在硬件的最快周期中，控制器只更新待上传的特定包号数据并上传，之后再更新下一包待上传的包号数据并上传，因此可以上传大量的维护数据，而不增加程序耗时，不影响其他任务的执行。
18.本发明提出的一种舵机数据高效实时通信系统及通信方法，其优点在于：
19.(1)能上传大量数据，而不影响程序任务耗时。
20.(2)特定数据的上传，实时性高。
21.(3)降低了通信丢包率、提高了通信鲁棒性。
22.(4)为产品排故提供了准确、高精度的数据支持。
附图说明
23.图1是一种舵机数据高效实时通信系统的总体结构图；
24.图2是一种舵机数据高效实时通信方法的流程图；
具体实施方式
25.下面结合附图说明本发明的系统及方法的工作过程。
26.实施方式1
27.结合附图1说明一种舵机数据高效实时通信系统的总体结构，本发明的总体构成主要由三部分组成：上位机、控制器、舵机；上位机通过通信电缆下发指定包号数据、是否同时更新要求和显示接收的数据；控制器通过通信电缆接收上位机下发的指令，通过传感器电缆采集舵机数据，并在控制器本身运算控制逻辑、数据监控，通过驱动电缆控制舵机和通过通信电缆上传指定数据；舵机作为执行机构，通过驱动电缆接收控制器的驱动信号和通过传感器电缆反馈自身的状态信号。
28.下面结合附图1～附图2详细介绍一种舵机数据高效实时通信方法的具体实施方式：
29.s1、上位机下发指定包号的数据，要求控制器上传的数据量；
30.s2、上位机下发是否同时更新要求，指定了上传数据的实时性更新要求；
31.s3、控制器首先判断待上传队列是否为空，若不为空，则从待上传队列中取出1包数据上传；若为空，则根据接收到的上位机是否同时更新指令，如果指令是同时更新，则同时更新指定包号的所有数据，并将数据写入待上传队列，如果指令不是同时更新，则依次更新1包数据，并将该包号数据写入待上传队列；再从待上传队列中取出1包数据上传；
32.s4、舵机根据驱动电缆的信号运动，同时将自身的状态信号通过传感器电缆传输给控制器；
33.s5、上位机根据控制器上传的数据，对环境可视化，健康管理和画图分析。
34.实施方式2
35.舵机的位置指令数据和位置反馈数据对舵机的控制性能分析至关重要，并且该类数据要求实时性高。因此将舵机的位置指令数据和位置反馈数据归类到同一包号中，此时上位机下发该指定包号数据上传，下发同时更新要求，则在硬件的最快周期中，实时上传舵
机的位置指令数据和位置反馈数据。上位机将接收到的位置指令数据和位置反馈数据画图分析，评估控制器对舵机的控制性能。
36.实施方式3
37.将舵机的位置指令监控信息、位置传感器监控信息归类到不同的包号中，通过上位机下发该包号数据上传指令，下发非同时更新指令，则在硬件的最快周期中，控制器只更新待上传的特定包号数据并上传，之后再更新下一包待上传的数据并上传，因此可以上传大量的维护数据，而不增加程序耗时，不影响其他任务的执行。
38.以上具体实施方式为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种舵机数据高效实时通信系统，包括舵机，其特征在于，还包括控制器和上位机，上位机与控制器连接，控制器与舵机连接，上位机用于下发指定包号数据、是否同时更新要求和显示接收的数据；控制器用于接收上位机下发的指令、采集数据、运算控制逻辑、控制舵机和上传指定数据；舵机作为执行机构，接收控制器的驱动信号和反馈自身的状态信号。2.根据权利要求1所述的一种舵机数据高效实时通信系统，其特征在于，控制器与上位机之间通过通信电缆连接。3.根据权利要求1所述的一种舵机数据高效实时通信系统，其特征在于，控制器与舵机通过驱动电缆连接，通过驱动电缆给舵机提供驱动信号。4.根据权利要求3所述的一种舵机数据高效实时通信系统，其特征在于，控制器与舵机还通过传感器电缆连接，通过传感器电缆接收舵机状态信号。5.根据权利要求1-4任意一条权利要求所述舵机数据高效实时通信系统的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、上位机下发指定包号的数据，要求控制器上传的数据量；s2、上位机下发是否同时更新要求，指定上传数据的实时性更新要求；s3、控制器向上位机实时高效的上传舵机数据；s4、舵机根据驱动电缆的信号运动，同时将自身的状态信号通过传感器电缆传输给控制器；s5、上位机根据控制器上传的数据，对环境可视化，健康管理和画图分析。6.根据权利要求5所述舵机数据高效实时通信系统的通信方法，其特征在于，步骤s3具体是：控制器首先判断待上传队列是否为空，若不为空，则从待上传队列中取出1包数据上传；若为空，则根据接收到的上位机是否同时更新指令，如果指令是同时更新，则同时更新指定包号的所有数据，并将数据写入待上传队列，如果指令不是同时更新，则依次更新1包数据，并将该包号数据写入待上传队列；再从待上传队列中取出1包数据上传。7.根据权利要求5所述舵机数据高效实时通信系统的通信方法，其特征在于，将舵机的位置指令数据和位置反馈数据归类到同一包号中，此时上位机下发该指定包号数据上传，下发同时更新要求，则在硬件的最快周期中，实时上传舵机的位置指令数据和位置反馈数据。8.根据权利要求6所述舵机数据高效实时通信系统的通信方法，其特征在于，将舵机的位置指令监控信息、位置传感器监控信息归类到不同的包号中，通过上位机下发这些包号数据上传指令，下发非同时更新指令，则在硬件的最快周期中，控制器只更新待上传的特定包号数据并上传，之后再更新下一包待上传的包号数据并上传，因此可以上传大量的维护数据，而不增加程序耗时，不影响其他任务的执行。

技术总结
本发明涉及一种舵机数据高效实时通信系统及通信方法，系统由三部分组成：上位机、控制器、舵机；上位机用于下发指定包号数据、是否同时更新要求和显示接收的数据；控制器用于接收上位机下发的指令、采集数据、运算控制逻辑、控制舵机和上传指定数据；舵机作为执行机构，接收控制器的驱动信号和反馈自身的状态信号；控制器首先判断待上传队列是否为空，若不为空，则从待上传队列中取出1包数据上传；若为空，则根据接收到的上位机是否同时更新指令，如果指令是同时更新，则同时更新指定包号的所有数据，并将数据写入待上传队列，如果指令不是同时更新，则依次更新1包数据，并将该包号数据写入待上传队列；再从待上传队列中取出1包数据上传。上传。上传。


技术研发人员：吴浩松 曾庆德 齐齐乐 张立新
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/3/10