Windows實(shí)時(shí)運(yùn)動控制軟核(二):LOCAL高速接口測試之Qt

今天，正運(yùn)動小助手給大家分享一下MotionRT7的安裝和使用，以及使用Qt對MotionRT7開發(fā)的前期準(zhǔn)備。

01 MotionRT7簡介

MotionRT7是深圳市正運(yùn)動技術(shù)推出的跨平臺運(yùn)動控制實(shí)時(shí)內(nèi)核，也是國內(nèi)首家完全自主自研， 自主可控的Windows運(yùn)動控制實(shí)時(shí)軟核。

1.MotionRT7具備以下特點(diǎn)：

（1）獨(dú)立軟件安裝，適合各種Windows電腦； 綠色免安裝，快速體驗(yàn)； 采用硬件綁定的運(yùn)行許可證授權(quán)（未授權(quán)也可試用）； 可以方便的配置、啟動、連接、模擬運(yùn)行等。

（2）與MotionRT其它版本功能兼容，一次開發(fā)，可快速切換到嵌入式，Linux各種平臺。

（3）統(tǒng)一函數(shù)庫接口，快速的本地LOCAL接口，運(yùn)動函數(shù)調(diào)用快至us級別，比普通PCI卡快數(shù)十倍。

（4）集成機(jī)器視覺，快速搭建各類運(yùn)動控制+機(jī)器視覺的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

（5）強(qiáng)大多卡功能，最多240 軸聯(lián)動，支持跨卡聯(lián)動，脈沖與總線聯(lián)動，振鏡與平臺聯(lián)動，輕松實(shí)現(xiàn)位置鎖存 / PSO 等高級功能。

2.持續(xù)迭代的運(yùn)動控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT

MotionRT是正運(yùn)動技術(shù)持續(xù)建設(shè)與發(fā)展的運(yùn)動控制實(shí)時(shí)內(nèi)核，已不斷迭代了 7代，從 MotionRT1到 MotionRT7。

3.MotionRT7采用模塊化軟件架構(gòu)

運(yùn)動控制程序、視覺算法、MotionRT7運(yùn)動控制引擎，通過高共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，大大提升運(yùn)動控制與機(jī)器視覺的交互效率。用戶自定義功能，融合Gmc、Gear/Cam、Frame、Robotics、CNC 等算法，打造 用戶的專用控制系統(tǒng)。

4.統(tǒng)一開放的API函數(shù)

統(tǒng)一完善的SDK庫 ，所有的第三方開發(fā)環(huán)境同一套API接口，跨平臺的產(chǎn)品架構(gòu)，提高效率，保持兼容性。

5.簡單易用的運(yùn)動控制功能

功能特性：

a.點(diǎn)位運(yùn)動、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工；

b.電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、位置鎖存、虛擬軸疊加；

c.S曲線加減速，SS曲線加減速，軌跡運(yùn)動更柔和；

d.1D/2D/3D高速位置同步輸出PS0，充分滿足視覺飛拍、高速點(diǎn)膠、激光加工；

e.客戶可自定義運(yùn)動控制算法或者機(jī)器人正反解算法；

f. 方便與第三方視覺配合。

6.開放的EtherCAT與配置調(diào)試工具

ZDevelop具備開放易用的配置，開發(fā)，調(diào)試，診斷等工具。而且ZDevelop是個綠色免費(fèi)的軟件，具備軸調(diào)試，軸狀態(tài)，示波器等工具。

MotionRT7廣泛支持EtherCAT總線，MotionRT7支持市面上廣泛易用的EtherCAT伺服，EtherCAT步進(jìn)，EtherCAT IO，EtherCAT閥島，EtherCAT傳感器。后續(xù)將持續(xù)完善EtherCAT的配置工具，持續(xù)努力做最好用的運(yùn)動控制。

02 MotionRT7的安裝和使用

第一步：安裝驅(qū)動程序

1.打開“設(shè)備管理器”，選擇“操作”中的“添加過時(shí)硬件”，并且選擇“手動選擇”。

2.點(diǎn)擊“下一頁”。

3.點(diǎn)擊“從磁盤安裝”。

4.選擇驅(qū)動器所在的路徑，打開文件夾“driver_signed”，選擇“MotionRt64.sys”。

5.然后一直點(diǎn)擊下一步，直到安裝完成。

注意：驅(qū)動更新時(shí)，要從設(shè)備管理器刪除設(shè)備，一定要選擇把驅(qū)動文件也刪除。

第二步：運(yùn)行控制臺程序

1.打開控制臺程序所在位置，運(yùn)行可執(zhí)行文件“MotionRt710.exe”。

2.點(diǎn)擊“Start”。

第三步：使用ZDevelop軟件鏈接到控制器，進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控

ZDevelop鏈接控制器，軟件版本3.10以上，使用PCI/LOCAL方式進(jìn)行連接。

第四步：網(wǎng)口擴(kuò)展EtherCAT主站協(xié)議

1.查看網(wǎng)絡(luò)連接。

2.選擇用作EtherCAT的網(wǎng)卡，右鍵屬性，安裝協(xié)議。

3.點(diǎn)擊從磁盤安裝，選擇驅(qū)動器所在的路徑，打開文件夾”driver_signed”，選擇“MotionRtPacket.inf”。

4.安裝成功后，確認(rèn)MotionRT64 Packet Protocol Driver前面有選上。

在RT控制臺程序選擇增加AddEcat，這時(shí)能看到對應(yīng)網(wǎng)卡，選擇上，然后啟動RT。

自帶PC的網(wǎng)卡EtherCAT有一定的實(shí)時(shí)性，如EtherCAT要提升性能，需要把網(wǎng)口其它的協(xié)議都去掉以提升實(shí)時(shí)性。

如需進(jìn)一步提升實(shí)時(shí)性，請使用正運(yùn)動專門的EtherCAT運(yùn)動控制卡XPCIE1032。更多關(guān)于MotionRT7的參數(shù)設(shè)置以及相關(guān)問題，請參照“MotionRT7說明書” 。相關(guān)資料請上正運(yùn)動技術(shù)官網(wǎng)www.zmotion.com.cn或者聯(lián)系正運(yùn)動相關(guān)人員。

03 Qt Creator進(jìn)行MotionRT7項(xiàng)目的開發(fā)

1.新建Qt項(xiàng)目。

2.將zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.dll、zmotion.lib、zmotion.h這5個文件放到剛剛創(chuàng)建的Qt項(xiàng)目文件夾下。 以上資料可通過百度網(wǎng)盤下載或聯(lián)系正運(yùn)動相關(guān)人員獲取。

3.添加外部靜態(tài)庫“zmotion.lib”。

（1）右擊項(xiàng)目文件夾，點(diǎn)擊“添加庫”。

（2）選擇“外部庫”。

（3）點(diǎn)擊瀏覽庫文件選擇zmotion.lib,然后如下圖進(jìn)行設(shè)置。

（4）點(diǎn)擊完成按鈕，完成靜態(tài)庫的添加。

（5）右鍵點(diǎn)擊Pro文件，然后添加如下圖所示的代碼用于往項(xiàng)目里面添加zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.h文件，添加完成后點(diǎn)擊”Ctrl+B”對項(xiàng)目里面的文件進(jìn)行刷新。

（6）定義鏈接控制器的鏈接句柄ZMC_HANDLE g_handle，接著就可以調(diào)用正運(yùn)動提供的API進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)了。

4.相關(guān)功能開發(fā)（LOCAL高速接口測試，軸參數(shù)讀取，EtherCat總線軸的使用）。

（1）相關(guān)PC函數(shù)介紹

在Qt的設(shè)計(jì)師界面，找到需要用到的 控件拖拽到窗體中進(jìn)行UI界面設(shè)計(jì)，效果如下。

注：使用IP模式連接MotionRT7的時(shí)候，要將MotionRT710中的Config配置項(xiàng)Eth num的值設(shè)置為一個大于0的數(shù)（1-12），輸入的ip為本機(jī)ip，可以在ZDevelop中直接查看。

（2）相關(guān)代碼

a.通過IP鏈接方式的鏈接按鈕的槽函數(shù)來鏈接 控制器（IP鏈接方式）。

//IP鏈接方式鏈接控制器
void MainWindow::on_IpLiskButton_clicked()
{
   //如果鏈接處于斷開狀態(tài)
   if(g_handle == NULL)
   {
       //獲取下拉框里面的IP地址
       QString ipAddressBuff=ui->comBoxIpList->currentText();
       QByteArray ba = ipAddressBuff.toLatin1();
       char *ipAddress;
       ipAddress=ba.data();
       //連接控制器
       iresult =ZAux_OpenEth(ipAddress,&g_handle);
       //更新鏈接狀態(tài)
       if(iresult == 0)
       {
           ui->LocalLinkStatus->setText("未鏈接");
           ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
           ui->IpLinkStatus->setText("鏈接成功");
           ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
       }
   }
   else
   {
         QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("請先點(diǎn)擊斷開鏈接按鈕再進(jìn)行鏈接操作"));
   }
}

b.通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的 槽函數(shù)來鏈接控制器。

//Local鏈接方式鏈接控制器
void MainWindow::on_LocalLinkButton_clicked()
{
   //如果鏈接處于斷開狀態(tài)
   if(g_handle == NULL)
   {
       //獲取下拉框里面的Local連接的字符串
       QString LocalAddressBuff=ui->comBoxLocal->currentText();
       QByteArray ba = LocalAddressBuff.toLatin1();
       char *LocalAddress;
       LocalAddress=ba.data();
       //連接控制器
       iresult = ZAux_FastOpen(ZMC_CONNECTION_LOCAL,LocalAddress,3000,&g_handle);
       //更新鏈接狀態(tài)
       if(iresult == 0)
       {
           ui->LocalLinkStatus->setText("鏈接成功");
           ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
           ui->IpLinkStatus->setText("未鏈接");
           ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
       }
   }
   else
   {
         QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("請先點(diǎn)擊斷開鏈接按鈕再進(jìn)行鏈接操作"));
   }
}

c.通過斷開按鈕的槽函數(shù)來斷開控制器的鏈接。

//斷開上位機(jī)與控制器的鏈接
void MainWindow::on_CloseLinkButton_clicked()
{
   //停止所有軸運(yùn)動
   iresult =ZAux_Direct_Rapidstop(g_handle,2);
   //斷開控制器的鏈接
   iresult = ZAux_Close(g_handle);
}

d. 通過總線初始化按鈕的槽函數(shù)對總線驅(qū)動器進(jìn)行初始化 。

//總線掃描
void MainWindow::on_EcatAxisInitButton_clicked()
{
   if(g_handle !=NULL)
   {
       int Err;
       //掃描槽位號0上的總線設(shè)備，設(shè)備數(shù)為1，超時(shí)時(shí)間為3000ms。
       Err = ZAux_BusCmd_EcatScan(g_handle,0,1,3000);
       if(Err!=0)
       {
           if(Err == -2)
           {
               QMessageBox::critical(this, "總線掃描失敗", QString("掃描超時(shí)"));
           }
           else if(Err == -1)
           {
               QMessageBox::critical(this, "總線掃描失敗", QString("節(jié)點(diǎn)數(shù)目不一致"));
           }
           else
           {
               QMessageBox::critical(this, "總線掃描失敗", QString("其他錯誤，詳見錯誤碼"));
           }
           return ;
       }
       //初始化總線軸，槽位號0的起始軸號為0，軸類型設(shè)置為65，PDO模式設(shè)置為模式0
       Err = ZAux_BusCmd_EcatAxisInit(g_handle,0,0,65,0);
       if(Err!=0)
       {
           if(Err == -1)
           {
               QMessageBox::critical(this, "總線軸使能失敗", QString("總線初始化錯誤"));
           }
           else
           {
               QMessageBox::critical(this, "總線軸使能失敗", QString("其他錯誤"));
           }
       }
   }
   else
   {
         QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("請先鏈接控制器"));
   }
}

e. 通過單條指令交互周期的測試按鈕的槽函數(shù)啟動新線程，對單條指令交互的周期進(jìn)行測試 。

//開啟新線程，對單條指令交互的周期進(jìn)行測試
void MainWindow::on_SingleTestButton_clicked()
{
   //如果鏈接控制器發(fā)生錯誤
   if (g_handle != NULL)
   {
       //處理子線程發(fā)送過來的信號
       Task1 = new MyThread();
       void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
       void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
       connect(Task1,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
       //獲取測試次數(shù)
       TestNum = ui->SingleTestNum->currentText().toInt();
       Task1->start();
   }
   
}
//Task1的run函數(shù)
void MyThread::run()
{
    //獲取測試前的系統(tǒng)計(jì)時(shí)器時(shí)間
    StartTime=clock();
    for (int j=0; j

f. 通過多條指令交互周期的測試按鈕的槽函數(shù)啟動新線程，對多條指令交互的周期進(jìn)行測試 。

//開啟新線程，對多條指令交互的周期進(jìn)行測試
void MainWindow::on_TestButton_clicked()
{
   //如果鏈接控制器發(fā)生錯誤
   if (g_handle != NULL)
   {
       //處理子線程發(fā)送過來的信號
       Task2 = new MyThread();
       void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
       void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
       connect(task2,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
       //獲取測試次數(shù)
       TestNum = ui->TestNum->currentText().toInt();
       Task2->start();
   }
   
}
//Task2的run函數(shù)
void MyThread::run()
{
    //生成命令字符串
    char Command[128]="?DPOS(0),DPOS(1),DPOS(2),Mspeed(0),Mspeed(1),Mspeed(2),IDLE(0),IDLE(1),IDLE(2)";
    char ReturnBuff[64]={0};
    //獲取測試前的系統(tǒng)計(jì)時(shí)器時(shí)間
    StartTime=clock();
    for (int j=0; j

04 分析與結(jié)論

以上分別是對IP方式鏈接MotionRT7與LOCAL方式鏈接MotionRT7的指令交互測試，從上面的運(yùn)行效果圖的數(shù)據(jù)顯示來看，可以看出當(dāng)進(jìn)行1w次和進(jìn)行10w次 的單指令交互或多指令交互時(shí)，LOCAL鏈接的方式進(jìn)行指令交互所需要的單條指令交互時(shí)間（平均5us左右），一次性讀取12個狀態(tài)的多條指令交互時(shí)間（平均9us左右）都是要比IP鏈接的方式更快（平均34us左右與36us左右）。

其次，我們可以從運(yùn)行結(jié)果看出MotionRT7在LOCAL鏈接的方式下，指令交互的效率也是非常地穩(wěn)定，當(dāng)測試數(shù)量從1w增加到10w時(shí)，單條指令交互時(shí)間與多條指令交互時(shí)間波動不大，這將為工藝作業(yè)中穩(wěn)定性提供了極大的保證。

MotionRT7的出現(xiàn)，絕對是一次重大的驚喜與升級，它為我們在進(jìn)行大批量指令交互的過程中，提供了更好的效率與穩(wěn)定性，給生產(chǎn)創(chuàng)造更高的效率與更多的價(jià)值！

相關(guān)的函數(shù)請參照“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊”。

本次，正運(yùn)動技術(shù) Windows實(shí)時(shí)運(yùn)動控制軟核（二）：LOCAL高速接口測試之Qt ，就分享到這里。

審核編輯：湯梓紅