[发明专利]一种基于无线串口传输的主从式步进电机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及涉及无线网络在控制领域的应用，尤其是涉及一种基于无线串口传输的主从式步进电机 控制系统。

背景技术

步进电机在工业和生活中的应用很广泛，特别是在家电、汽车电子、航空电子等行业。随着工业控 制要求的不断提升，出现了多个步进电机同时控制的方式，即一台主机控制多个从机，从而实现对多个步 进电机的运转控制。主机与从机之间的通信无外乎两种：一种是有线连接，通过RS232或RS485进行串口 传输，然后再控制步进电机的传输。另外一种是无线连接，使主机和从机可以在一定的距离内，采用非接 触的方式，通过无线收发装置建立连接，相互进行数据通信，达到间接控制步进电机的运转的目的。

在以往的采用有线和无线控制步进电机运转的技术中，普遍存在着以下几方面问题：

1、主机与从机的无线通信中，如采用有线传输，其通信扩展性较差，且移动和安装不方便。如采用 RS232有线传输，则从机数目只有一个；如采用RS485传输，则从机数目最多只能为256个，如 采用无线传输，扩展性好些，但传输速度较慢。

2、主机与从机的通信中，若采用无线传输，常常会由于电磁干扰，致使误码率提高，出现传输指令 错误，从而导致步进电机的不正常运转，有时也会出现信息被其它系统截获，因些可靠性降低了， 逊色于有线传输。

3、在主机与从机的通信中，一旦发生断电，从机设备中步进电机的状态将会丢失，主机无法知道断 电时步进电机的状态。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于无线串口传输的主从式步进电机控制系统，传输速度快， 通信中加密和纠错功能，可降低传输的误码率，实现从机信息的掉电保护。

其通过以下方案来实现：一种基于无线串口传输的主从式步进电机控制系统，包括主机设备和 至少一个从机设备，所述主机设备包括具有人机界面的主机控制器和无线串口收发模块，所述从机设备 包括微控制器、数据存储器FLASH、无线串口收发模块、步进电机驱动器和步进电机，所述主机设备上的 无线串口收发模块与每个从机设备上的的无线串口收发模块均通过无线串口协议进行通信传输，所述从 机设备上的微控制器与无线串口收发模块采用RS485接口连接，所述从机设备上的微控制器通过I/O口 与步进电机驱动器连接，对步进电机的速度、方向以及转数进行控制。

所述微控制器为嵌入式微控制器。

主机设备发出的控制指令，通过主机无线串口收发模块发出后，由从机设备中的从机无线串口收发模 块识别到并接收该指令，将指令传输给从机控制器，从机控制器接收指令后，对步进电机驱动器进行驱动， 从而达到控制步进电机模块的运转。

所采用的无线串口收发模块，可以实现一点对多点的控制，即一个主机设备，控制多个从机设备，且 从机设备的数目不受限制。具有人机界面的主机控制器连有一个无线串口收发模块，同时每个从机的控制 器都连接有一个无线串口收发模块。无线串口收发模块主机控制器发出的指令经过无线串口收发模块的无 线传输到达从机设备的嵌入式控制器，经从机控制器识别后再接收。另外，所采用的无线串口收发模块的 主频高，传输速度快。

串口通信中加密和纠错技术的使用。在本系统中，存在一个主机设备控制多个从机设备。但主机设备 的命令每次只针对一个从机设备。每次主机设备发出一个控制指令时，可能会有多个从机设备响应，往往 会出现传输信息被其它设备串口截获的现象，大大降低了控制传输的安全性。为此，软件中对每个包中的 传输字节都采取了逻辑加密，比如逻辑取反，然后再进行传输。比如主机设备是针对从机设备2传输的， 那么当从机设备1收到数据包后，先进行算法解密，如发现地址不对，立刻忽略；从机设备2经过算法破 译后，发现地址正确，则接收该数据包。另外，控制指令在传输过程中，也会出现传输失误，即原来的控 制指令出现了错误，致使步进电机的执行发生问题，使步进电机的行走步数和步进方向出现误码等，这都 会大大降低步进电机的可靠性。为此，在通信中加入了纠错算法，即在每个数据包的包尾添加一个校验码 包，校验码包对数据包的传输内容做了加法算法，从机收到数据包和校验码后，通过算法进行比对，即可 分辨所接收的数据包是否出错，该算法的引入可降低传输的误码率。