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XPCIE1032H功能簡介
XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運動控制卡，可選6-64軸運動控制，支持多路高速數字輸入輸出，可輕松實現多軸同步控制和高速數據傳輸。
XPCIE1032H運動控制卡集成了強大的運動控制功能，結合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發的非實時痛點，指令交互速度比傳統的PCI/PCIe快10倍。
XPCIE1032H運動控制卡支持PWM，PSO功能，板載16進16出通用IO口，其中輸出口全部為高速輸出口，可配置為4路PWM輸出口或者16路高速PSO硬件比較輸出口。輸入口含有8路高速輸入口，可配置為4路高速色標鎖存或兩路編碼器輸入。
XPCIE1032H運動控制卡搭配MotionRT7運動控制實時內核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內交互 ， 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可以達到3-5us左右。
?XPCIE1032H運動控制卡與MotionRT7運動控制實時內核的配合具有以下優勢：
1.支持多種上位機語言開發，所有系列產品均可調用同一套API函數庫；
2.借助核內交互，可以快速調用運動指令，響應時間快至微秒級，比傳統PCI/PCIe快10倍；
3.解決傳統PCI/PCIe運動控制卡在Windows環境下控制系統的非實時性問題；
4.支持一維/二維/三維PSO（高速硬件位置比較輸出），適用于視覺飛拍、精密點膠和激光能量控制等應用；
5.提供高速輸入接口，便于實現位置鎖存；
6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯動、混合插補。
?使用XPCIE1032H運動控制卡和MotionRT7運動控制實時內核進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：
1.安裝驅動程序，識別XPCIE1032H；
2.打開并執行文件“MotionRT710.exe”，配置參數和運行運動控制實時內核；
3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數監控。連接時請使用PCI/LOCAL方式，并確保ZDevelop軟件版本在3.10以上；
4.完成控制程序開發，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現實時運動控制。
?與傳統PCI/PCIe卡和PLC的測試數據結果對比：
我們可以從測試對比結果看出，XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩定，當測試數量從1w增加到10w時，單條指令交互時間與多條指令交互時間波動不大，非常適用于高速高精的應用。
XPCIE1032H控制卡安裝
XPCIE1032H驅動安裝與建立連接參考往期文章EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（一）：驅動安裝與建立連接 。
一、C#語言進行運動控制開發
到正運動技術官網的下載中心選擇需要的平臺庫文件。
下載地址：http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html
解壓下載的安裝包找到 “ Zmcaux.cs ” ， “zauxdll.dll ” ， “zmotion.dll ” 放入到項目文件中。
1、“Zmcaux.cs”放在項目根目錄文件中，與bin目錄同級。
2、“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin -> Debug。
用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有，選中項目，右鍵“添加”->“現有項”，選中zmcaux.cs文件添加進在項目中。
雙擊Form1.cs里面的Form1，出現代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。
二、相關PC函數介紹
相關PC函數介紹詳情可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。
三、XPCIE1032H板載IO的編碼器與脈沖配置
1、XPCIE1032H的IO接口規格如下
2、IO端子定義如下
端子定義表
注意事項：
⊙只能使用24V編碼器，編碼器0和編碼器1的脈沖輸入最高頻率為500kHz，可以接高速編碼器，其它的為普通輸入，脈沖最高頻率10kHz，只能接手輪之類的低速編碼器。
⊙脈沖輸出和編碼器輸入后的編號為默認的軸號，通過ATYPE指令切換IO口是否為通用IO（目標軸的ATYPE=0為通用IO，ATYPE=1為脈沖輸出，ATYPE=3為編碼器輸入，ATYPE=4為脈沖輸出+編碼器輸入）。
3、輸入口做編碼器配置
XPCIE1032H板載2路24V的單端編碼器輸入。（ 本例以采用IN4-6連接編碼器來說明）。
首先按接線圖進行接線，接線完成后，因為其中IN4為EA1、IN5為EB1、IN6為EZ1，對應的編碼器軸號為1。 所以通過上位機把軸1的軸類型設置為3 （ 正交編碼器 ） 配置后， IN 即可作為編碼器輸入信號使用。
（1）配置流程圖如下。
（2）例程相關代碼。
a.通過軸號讀取軸類型。
b.通過軸號設置軸類型。
4、輸出口做脈沖配置
XPCIE032H板載4路單端脈沖輸出。（ 本例以采用OUT8和OUT9連接驅動器來說明）。
首先按接線圖進行接線，接線完成后，因為OUT8為DIR3，OUT9為PUL3，對應的脈沖驅動器軸號為3。 所以得通過上位機把軸3的軸類型設置為1（脈沖方向方式的步進或伺服）配置。
注意：驅動器根據規格可接E24V或E5V。
（1）配置流程圖如下。
（2）例程相關代碼。
a.通過軸號讀取軸類型。
b.通過軸號設置軸類型。
四、EtherCAT擴展的編碼器與脈沖配置
1、 EIO16084擴展模塊
EIO16084擴展模塊是EtherCAT總線控制器使用的擴展模塊，可擴展數字量IO和脈沖軸這兩類資源，當控制器本體上資源不夠的時候，EtherCAT總線控制器可連接多個EIO擴展模塊進行資源擴展，可查看控制器的IO最大擴展點數和最大擴展軸數，支持IO的遠程擴展。
每個EIO擴展模塊在擴展接線完成后，不需要進行進行二次開發，只需使用指令在EtherCAT主站控制器配置唯一的IO地址和軸地址，配置完成即可訪問。
IO地址編號通過總線指令NODE_IO來設置，控制器上程序只需通過IO編號就可以訪問到擴展模塊上的資源。軸地址的配置使用“AXIS_ADDRESS”指令映射綁定軸號，綁定完成通過BASE或AXIS指令指定軸號。
2、EIO24088擴展模塊
EIO24088總線擴展模塊是EtherCAT總線控制器使用的擴展模塊，當數字 IO、脈沖軸資源不夠需要擴展增加的時候，控制器可通過EtherCAT總線連接多個 EtherCAT擴展模塊進行擴展。控制器可通過映射編號直接訪問EIO24088的IO資源和軸資源。
當控制器的IO或軸資源不夠的時候，需要增加擴展模塊，控制器可以同時連接多個擴展模塊，EIO系列擴展模塊通過EtherCAT總線連接，每個擴展模塊有唯一的地址，從0開始。
EIO24088軸擴展時，為總線轉脈沖，將脈沖型驅動器接入到EIO24088擴展模塊上的脈沖軸接口上。
EIO24088帶兩個EtherCAT總線接口，接線時注意EtherCAT IN連接主控制器或上級模塊，EtherCAT OUT連接驅動設備或下一級擴展板，IN和OUT口不可混用。
注意： EIO系列帶軸的擴展模塊的使用方法相同，僅是擴展資源數量的區別。下面以EIO16084擴展模塊為例，來對EIO系列擴展模塊進行使用說明。
3、EtherCAT擴展模塊接線參考
EIO16084數字量擴展模塊為單電源供電，主電源就可以給IO供電，主電源采用24V直流電源。
EIO16084擴展模塊在擴展接線完成后，不需要進行進行二次開發，只需手動在 EtherCAT主站控制器配置唯一的IO地址，配置完成即可訪問。IO地址編號通過總線指令NODE_IO來設置，控制器上程序只需通過IO編號就可以訪問到擴展模塊上的資源。
接線時注意EtherCAT IN連接上一級模塊，EtherCAT OUT連接下一級模塊，IN 和OUT口不可混用。
EIO擴展模塊接線參考示例（以ZMC432舉例）。
上圖涉及的編號概念如下： 總線相關指令參數會用到如下編號。
（1）槽位號(slot)
槽位號是指控制器上總線接口的編號，EtherCAT總線槽位號為0。
（2）設備號(node)
設備號是指一個槽位上連接的所有設備的編號，從0開始，按設備在總線上的連接順序自動編號，可以通過“NODE_COUNT(slot)”指令查看總線上連接的設備總數。
（3）驅動器編號
控制器會自動識別出槽位上的驅動器，編號從0開始，按驅動器在總線上的連接順序自動編號。
驅動器編號與設備號不同，只給槽位上的驅動器設備編號，其他設備忽略，映射軸號時將會用到驅動器編號。
4、EIO16084接口規格
接口說明如下表：
由上表可知脈沖軸接口可配置為差分脈沖輸出和差分編碼器輸入。
5、脈沖軸接口
EIO16084提供4個本地差分脈沖軸接口，每個接口為標準DB26母座。
注意： 如果4個本地差分脈沖軸接口還不能滿足使用需求，可以把EIO16084更換為EIO24088。EIO24088提供8個本地差分脈沖軸接口，每個接口為標準DB26母座。
接口定義如下。
6、軸接口配置為編碼器
（1）接線參考
與長春凱爾科技，2500線增量式編碼器接線參考示例：
接好線后，還要通過上位機的數據字典寫入來配置總線軸的真實軸類型。真實軸類型設置是由數據字典6011h配置。（ 參考下表的參數，按軸號依次設置，第一個驅動器設置數據字典6011h+0*800h，第二個驅動器設置6011h+1*800h，以此類推，每個驅動器加800h，其他參數同理）。
上位機的數據字典寫入： ZAux_BusCmd_SDOWrite（連接句柄，槽位號，節點編號，對象字典編號，對象字典子編號，數據類型，寫入的數據值）。
（2）例程相關代碼
通過設備號和槽位號進行SDO寫入。
private void C_Sdo_Write_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret = 0;
uint m_sdo_node1 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode0.Text);
uint m_sdo_index1 = Convert.ToUInt32(C_SdoReg0.Text);
uint m_sdo_sub1 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub0.Text);
uint m_sdo_type1 = Convert.ToUInt32(C_SdoType0.SelectedIndex.ToString()) + 1;
int m_sdo_data1 = Convert.ToInt32(C_Sdodata0.Text);
if (Bus_type == 0)
{
ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWrite(g_handle, 0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1);
if (ret != 0)
{
MessageBox.Show("寫入失敗");
return;
}
}
else
{
MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");
return;
}
}
7、軸接口配置為脈沖軸
（1）接線參考
與松下A5/A6伺服驅動器接線參考示例：
接好線后，還要通過PC函數庫的數據字典寫入接口來配置總線軸的真實軸類型。真實軸類型設置是由數據字典6011h配置。（ 參考下表的參數，按軸號依次設置，第一個驅動器設置數據字典6011h+0*800h，第二個驅動器設置6011h+1*800h，以此類推，每個驅動器加800h，其他參數同理）。
PC函數庫的數據字典寫入接口： ZAux_BusCmd_SDOWrite（連接句柄，槽位號，節點編號，對象字典編號，對象字典子編號，數據類型，寫入的數據值）。
（2）例程相關代碼
通過設備號和槽位號進行SDO寫入。
private void C_Sdo_Write_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret = 0;
uint m_sdo_node1 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode0.Text);
uint m_sdo_index1 = Convert.ToUInt32(C_SdoReg0.Text);
uint m_sdo_sub1 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub0.Text);
uint m_sdo_type1 = Convert.ToUInt32(C_SdoType0.SelectedIndex.ToString()) + 1;
int m_sdo_data1 = Convert.ToInt32(C_Sdodata0.Text);
if (Bus_type == 0)
{
ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWrite(g_handle, 0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1);
if (ret != 0)
{
MessageBox.Show("寫入失敗");
return;
}
}
else
{
MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");
return;
}
}
五、例程說明
1、 C#例程界面如下。
2、例程簡易流程圖。
3、要想通過上位機操控控制器，就必須先鏈接控制器。例如通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的消息響應函數來鏈接控制器。
通過LOCAL鏈接方式的鏈接控制器。
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
C_Close_Card_Click(sender, e);
}
zmcaux.ZAux_FastOpen(5, comboBox1.Text, 1000, out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
this.Text = "已鏈接";
timer1.Enabled = true;
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
}
}
鏈接成功后，例程左上角會顯示已鏈接。如果鏈接失敗，還彈出“鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！”的彈窗。
4、EtherCAT總線初始化。先將EtherCAT總線初始化程序下載到控制器中，PC再調用下面的總線初始化函數，即可完成總線初始化。
PC函數庫中的“單個.bas文件生成ZAR并且下載到控制器運行”接口：ZAux_BasDown（連接句柄，BAS文件名帶路徑，下載模式）。
單個.bas文件生成ZAR并且下載到控制器運行。
private void C_Download_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
int ret = 0;
string strFilePath;
OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();
openFileDialog1.InitialDirectory = "\\";
openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas";
openFileDialog1.RestoreDirectory = true;
openFileDialog1.FilterIndex = 1;
if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK) //打開配置文件
{
strFilePath = openFileDialog1.FileName;
C_BasFile.Text = strFilePath;
ret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 1); //下載到ROM
if (ret != 0)
{
MessageBox.Show("文件下載失敗!", "提示");
}
g_InitStatus = -1;
g_basflag = true;
}
}
}
如果總線初始化還沒有成功，例程的初始化狀態就會顯示未完成，節點數量和軸數量都會顯示0。總線初始化成功后，例程的初始化狀態就會顯示初始化完成。并顯示節點數量和軸數量。
注意： 初始化過程中若產生硬限位報警，可在軸參數窗口將硬限位FWD_IN和REV_IN的映射編號指向-1，表示不映射，需要接入限位開關時再去修改FWD_IN和REV_IN。
5、設置查看的軸號。就是修改全局變量m_axisnum，并且使用修改后的全局變量m_axisnum去讀取軸參數，然后把軸參數顯示在例程上。
private void C_Move_Axis_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
return;
}
int ret = 0;
float[] f_AxisPara = new float[10];
int m_atype = 0;
m_axisnum = Convert.ToInt32(C_Move_Axis.Text);
ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[0]);
ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetSpeed(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[1]);
ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAccel(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[2]);
ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAtype(g_handle, m_axisnum, ref m_atype);
if (ret == 0)
{
C_AxisType.Text = m_atype.ToString();
C_AxisUnits.Text = f_AxisPara[0].ToString();
C_AxisSpeed.Text = f_AxisPara[1].ToString();
C_AxisAcc.Text = f_AxisPara[2].ToString();
}
}
6、修改軸類型是使用PC函數庫中的設置軸類型接口：ZAux_Direct_SetAtype（控制器連接句柄，軸號，軸類型）。
private void button1_Click (object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
return;
}
int ret = 0;
int m_atype1 = 0;
m_atype1 = Convert.ToInt32(C_AxisType1.Text);
m_axisnum = Convert.ToInt32(C_Move_Axis.Text);
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, m_axisnum, m_atype1);
}
7、軸運動和停止。正轉和反轉是使用了PC函數庫中的單軸持續運動接口：ZAux_Direct_Single_Vmove（控制器連接句柄，軸號，方向）。停止是使用了PC函數庫中的單軸運動停止接口：ZAux_Direct_Single_Cancel（控制器連接句柄，軸號，模式）。
a.單軸持續運動。
private void C_Button_Fwd_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret = 0;
ret=zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle,m_axisnum,Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));
ret=zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle,m_axisnum,Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));
ret=zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle,m_axisnum,Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));
ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum, 1);
}
b.單軸運動停止。
private void C_Button_Stop_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret = 0;
ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, m_axisnum, 2);
}
8、讀取和設置擴展的脈沖軸的真實軸類型。
總線初始化后，拓展的總線軸的軸類型為65（EtherCAT周期位置模式），但實際由于是脈沖型驅動器，軸類型并不是65，真實軸類型的讀取和配置需要使用PC函數庫的數據字典讀取和寫入接口。
擴展的脈沖軸的真實軸類型設置通過數據字典6011h設置，（參考下表的參數，按軸號依次設置，第一個驅動器設置數據字典6011h+0*800h，第二個驅動器設置6011h+1*800h，以此類推，每個驅動器加800h，其他參數同理）。
（1）PC函數庫中的數據字典讀取的接口：
ZAux_BusCmd_SDORead（連接句柄，槽位號，節點編號，對象字典編號，對象字典子編號，數據類型，讀取的數據值）。
例如： 下圖中的6和7軸的軸類型都顯示65（EtherCAT周期位置模式），但是通過使用PC函數庫中的數據字典讀取的接口來讀取6011h和6011h+1*800h，得知6軸和7軸的真實軸類型并不一樣。
a.軸6。 注意： 24593是由16進制的6011h轉換成10進制得來的。
b.軸7。注意 ： 26641是由16進制的6011h+1*800h轉換成10進制得來的。
軸6的真實軸類型是7（脈沖方向方式步進或伺服+EZ信號輸入），軸7的真實軸類型是0（虛擬軸）。
通過設備號和槽位號進行SDO讀取。
private void C_Sdo_Read_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret = 0;
uint m_sdo_node2 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode1.Text);
uint m_sdo_index2 = Convert.ToUInt32(C_SdoReg1.Text);
uint m_sdo_sub2 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub1.Text);
uint m_sdo_type2 = Convert.ToUInt32(C_SdoType1.SelectedIndex.ToString()) + 1;
int m_sdo_data2 = 0;
if (Bus_type == 0)
{
ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDORead(g_handle, 0, m_sdo_node2, m_sdo_index2, m_sdo_sub2, m_sdo_type2, ref m_sdo_data2);
if (ret != 0)
{
MessageBox.Show("讀取失敗");
return;
}
C_Sdodata1.Text = m_sdo_data2.ToString();
}
else
{
MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");
return;
}
}
（2）PC函數庫中的數據字典寫入的接口：
ZAux_BusCmd_SDOWrite（連接句柄，槽位號，節點編號，對象字典編號，對象字典子編號，數據類型，寫入的數據值）。
例如： 下圖是6軸的軸參數和使用PC函數庫中的數據字典讀取的接口來讀取6011h得知的真實軸類型。
注意： 24593是由16進制的6011h轉換成10進制得來的。
從圖得知軸6的真實軸類型是7（ 脈沖方向方式步進或伺服+EZ信號輸入 ），所以命令位置和反饋位置是一樣的。接下來我們將要使用PC函數庫中的數據字典寫入的接口把軸6的真實軸類型修改為4（脈沖方向輸出+正交編碼器輸入）。
寫入后重新讀取真實軸類型。
發現真實軸類型已經修改為4（脈沖方向輸出+正交編碼器輸入）了。再看看軸6的參數，會發現命令位置和反饋位置不一樣了，那是因為軸6沒接編碼器，所以 反饋位置變為了0。
通過設備號和槽位號進行SDO寫入。
private void C_Sdo_Write_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret = 0;
uint m_sdo_node1 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode0.Text);
uint m_sdo_index1 = Convert.ToUInt32(C_SdoReg0.Text);
uint m_sdo_sub1 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub0.Text);
uint m_sdo_type1 = Convert.ToUInt32(C_SdoType0.SelectedIndex.ToString()) + 1;
int m_sdo_data1 = Convert.ToInt32(C_Sdodata0.Text);
if (Bus_type == 0)
{
ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWrite(g_handle, 0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1);
if (ret != 0)
{
MessageBox.Show("寫入失敗");
return;
}
}
else
{
MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");
return;
}
}
9、視頻講解。
本次，正運動技術EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（四） ：板載IO與總線擴展IO的編碼器與脈沖配置的應用，就 分享到這里。
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正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優秀人才，在堅持自主創新的同時，積極聯合各大高校協同運動控制基礎技術的研究，是國內工控領域發展最快的企業之一，也是國內少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業。主要業務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。
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