上節(jié)課程我們介紹了全國產(chǎn)EtherCAT運動控制邊緣控制器ZMC432H的硬件接口與功能，本節(jié)課程我們主要講解一下正運動API函數(shù)封裝原理以及自定義API封裝例程。

一、功能簡介

全國產(chǎn)EtherCAT運動控制邊緣控制器ZMC432H是正運動的一款軟硬件全國產(chǎn)自主可控，運動控制接口兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，最多支持32軸運動控制，同時支持正運動遠程HMI功能，能提供網(wǎng)絡組態(tài)顯示，可實時監(jiān)控和調(diào)整參數(shù)配置。

ZMC432H具備豐富的硬件接口和控制功能模塊，能實現(xiàn)高效穩(wěn)定的運動控制和實時數(shù)據(jù)采集，以滿足工業(yè)控制協(xié)同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用需求。

ZMC432H內(nèi)置了Linux系統(tǒng)，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。

ZMC432H視頻介紹：

二、統(tǒng)一的API接口

所有的控制器和控制卡均使用同一套API函數(shù)，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開發(fā)語言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統(tǒng)。

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

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

以下為各個功能部分API指令一覽表；

1、控制器連接

2、控制器信息獲取

3、基本軸參數(shù)設置

4、基本運動控制

5、VR寄存器

6、Table寄存器

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(shù)庫編程手冊 V2.1.1”。

三、在線命令的機制

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

發(fā)送字符串命令有兩種方式，緩沖方式和直接方式 。具體如圖所示：

直接方式：直接執(zhí)行單個變量/數(shù)組/參數(shù)相關命令，此時所有傳遞的參數(shù)必須是具體的數(shù)值，不能是表達式；

緩沖方式：可以執(zhí)行所有命令，并支持表達式作為參數(shù)，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(shù)ZAux_Direct_SetSpeed()與獲取當前編碼器反饋位置的函數(shù)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制，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(fā)送到控制器上，相應函數(shù)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(wǎng)下載，可以在源代碼中添加用戶自定義的函數(shù)，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(shù)據(jù)

用戶若想要獲取多種數(shù)據(jù)，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(shù)獲取不同的數(shù)據(jù)，這樣堆積，會導致讀寫次數(shù)的上位，導致程序的卡頓。

為了提升一個上位程序讀取控制器數(shù)據(jù)的速度，往往可以通過自定義一個函數(shù)，快速的把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔怀绦蛏厦鎭?，而不是通過多次循環(huán)來獲取不同類型的數(shù)據(jù)。

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

獲取數(shù)據(jù)程序如下：

// test1.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
#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(shù)據(jù)函數(shù)
Input:       //handle          卡鏈接
             iaxisNum          軸的總數(shù)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(tài)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(tài),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(tài),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于起始編碼，則退出
    if ((endIn<startIn)  ||  (endOut<startOut))
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;
    }
    int ret=0;
    int i;
    //生成命令
    sprintf(cmdbuff, "?");
    //拼接DPOS
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
        }
    }
    //拼接MPOS
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
        }
    }
    //拼接AXISSTATUS
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
        }
    }
    int32 ostart,istart,iend,oend;    //一次最多32個
    bool addflag;
    addflag=false;
    int32 temp;    //一次最多32個
    int32 temp2;    //一次最多32個
    temp=endIn-startIn+1;
    if (temp%32 == 0)
    {
        temp=temp/32;
    } 
    else
    {
        temp=temp/32+1;
    }
    //拼接IN
    for (i=0;iendIn)
        {
            iend=endIn;
        }
        //生成命令
        sprintf(tempbuff, "IN(%d,%d),", istart,iend);
        strcat(cmdbuff, tempbuff);//字符串拼接
        if (strlen(cmdbuff)>1000)
        {
            return ERR_AUX_PARAERR ;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
        }
    }
    temp2=endOut-startOut+1;
    if (temp2%32 == 0)
    {
        temp2=temp2/32;
    } 
    else
    {
        temp2=temp2/32+1;
    }
    //拼接OUT
    for (i=0;iendOut)
        {
            oend=endOut;
        }
        //生成命令
        sprintf(tempbuff, "OUT(%d,%d)", ostart,oend);
        strcat(cmdbuff, tempbuff);//字符串拼接
        if (i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
        }
    }
    printf("拼接的字符串：\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(shù)
    //DPOS輸出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%f\n",ftempbuff[i]);
        fDposlist[i]=ftempbuff[i];
    }
    //MPOS輸出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%f\n",ftempbuff[i+iaxisNum]);
        fMposlist[i]=ftempbuff[i+iaxisNum];
    }
    ZAux_TransStringtoInt(cmdbuffAck,iaxisNum*3+temp2+temp,itempbuff);//字符串轉換為整形
    //AXISSTATUS輸出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*2]);
        iAxisstatuslist[i]=itempbuff[i+iaxisNum*2];
    }
    //IN輸出
    for(i=0;i<temp;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*3]);
        iIn[i]=itempbuff[i+iaxisNum*3];
    }
    //OUT輸出
    for(i=0;i<temp2;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*3+temp]);
        iOut[i]=itempbuff[i+iaxisNum*3+temp];
    }
    return ERR_OK;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    char *ip_addr = (char *)"127.0.0.1";               //控制器IP地址
    ZMC_HANDLE handle = NULL;                   //連接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //連接控制器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控制器連接失敗!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控制器連接成功！\n");
    int axis[4]={0,1,2,4};
    float d_dpos[4];
    float d_mpos[4];
    int32 d_axis_status[4];
    int d_in[10];
    int d_out[10];
    ret=Demo_Direct_MyGetData(handle,3,axis,d_dpos,d_mpos,d_axis_status,0,32,d_in,0,33,d_out);
    int i;
    printf("獲取到的軸命令位置：\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t軸%d :%f",i,d_dpos[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("獲取到的軸反饋位置：\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t軸%d :%f",i,d_mpos[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("獲取到的軸狀態(tài)(按位對應)：\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t軸%d :%d",i,d_axis_status[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("獲取到的輸入口狀態(tài)：\n");
    int j=0;
    int tempval;
    for (i=0;i0) )
        {
            j++;
        }
        //轉換成位
        tempval=d_in[j]>>(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(tài)：\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(zhí)行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

（2）一行命令執(zhí)行多條不同類型緩沖指令

一般點膠行業(yè)、木工行業(yè)用的較多的是連續(xù)軌跡，連續(xù)軌跡之間有插入緩沖輸出，如果把運動和連續(xù)軌跡分開發(fā)送的話，難免會有局限性，可以通過自己單獨封裝運動函數(shù)，來達到一行命令執(zhí)行多個函數(shù)的效果。

例： 假設控制一個XY兩軸平臺，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(shù)，快速發(fā)送下去。

一行命令執(zhí)行多個函數(shù)程序如下：

// test1.cpp : 定義控制臺應用程序的入口點。
//
#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(shù)
Input:       //handle      卡鏈接
             iMoveLen      填寫的運動長度
             iaxisNum      參與運動總軸數(shù)
             iaxislist     軸號列表
             fPoslist      距離列表
             iout          緩沖輸出口
             outlist       緩沖輸出列表(每條運動，決定是否輸出，0為不輸出，1為在運動后輸出)
             outtime       緩沖輸出時間
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;
    //先讀取剩余直線緩沖
    int iBuffLen = 0;
    ret = ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(handle,iaxislist[0],&iBuffLen);
    if(iBuffLen <= iMoveLen*2)
    {
        return 1002;      //運動緩沖不夠
    }
    //生成命令
    sprintf(cmdbuff, "BASE(");
    //拼接運動軸列表
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
        }
    }
    sprintf(tempbuff,"%d)\n",iaxislist[i]);//生成對應命令的字符串
    strcat(cmdbuff,tempbuff);
    //拼接運動
    for (i=0;i1000)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;  //參數(shù)錯誤，字符串拼接過長
    }
    ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048);
    return ret;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    char *ip_addr = (char *)"127.0.0.1";               //控制器IP地址
    ZMC_HANDLE handle = NULL;                   //連接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //連接控制器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控制器連接失敗!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控制器連接成功！\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(zhí)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(zhí)行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,0,100);//設置軸0脈沖當量為100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判斷指令是否執(zhí)行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,1,100);//設置軸1脈沖當量為100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判斷指令是否執(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)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(zhí)行成功
    ret =ZAux_Direct_SetMerge(handle,0,1);//設置開啟連續(xù)插補（開啟主軸的即可，如軸0，軸1插補，軸0為主軸，主軸號取決于連續(xù)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(fā)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(zhí)行成功
    Sleep(20000);
    ret = ZAux_Close(handle);    //關閉連接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判斷指令是否執(zhí)行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

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(chǎn)EtherCAT運動控制邊緣控制器（二）：統(tǒng)一的上位機API接口，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(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術企業(yè)。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎技術的研究，是國內(nèi)工控領域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)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(yè)。主要業(yè)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(tǒng)_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。