Protocollo di comunicazione SCS dei servo
1 Panoramica del protocollo di comunicazione
Il livello di comunicazione usa TTL compatibile con la comunicazione ad alta velocità e RS485 con forte immunità ai disturbi; la comunicazione è asincrona full-duplex, trasmissione e ricezione sono elaborate in modo asincrono.
Controller e servo comunicano in modalità domanda-risposta: il controller invia una trama di comando, il servo restituisce una trama di risposta.
Una rete di controllo a bus può contenere più servos, quindi ogni servo ha un numero ID univoco nella rete. Il comando inviato dal controller contiene l'informazione ID; solo il servo con ID corrispondente può ricevere completamente il comando e restituire una risposta.
La comunicazione è seriale asincrona: una trama è composta da 1 bit di start, 8 bit di dati e 1 bit di stop, senza bit di parità, per un totale di 10 bit.
Quando alcuni parametri della tabella di memoria usano due byte, il loro ordine dipende dal modello di servo: i servo a potenziometro usano il formato big-endian (byte alto prima, byte basso dopo), i servo a encoder magnetico il formato little-endian (byte basso prima, byte alto dopo). Poiché ogni servo ha funzioni leggermente diverse, per il controllo reale fare riferimento alla tabella di memoria del modello specifico.
2 Trama di comando
Intestazione: due 0xFF consecutivi ricevuti indicano l'arrivo di un pacchetto dati. Numero ID: ogni servo ha un ID. Intervallo 0–253, in esadecimale 0x00–0xFD.
ID broadcast: l'ID 254 è l'ID broadcast. Se il controller invia ID 254 (0xFE), tutti i servos ricevono il comando; tranne PING, gli altri comandi non restituiscono risposta (con più servos sul bus non è possibile usare il comando PING broadcast).
Lunghezza dati: uguale al numero di parametri N da inviare più 2, cioè «N+2».
Comando: codice di funzione del pacchetto dati, vedi 1.3 Tipi di comando.
Parametri: informazioni di controllo aggiuntive al comando; un parametro può rappresentare un valore di memoria su due byte al massimo. Ordine dei byte: vedi tabella di controllo memoria del manuale del servo (diverso per modello).
Checksum: calcolo del Check Sum: Check Sum = ~ (ID + Length + Instruction + Parameter1 + … Parameter N) Se la somma tra parentesi supera 255, prendere solo il byte più basso. «~» rappresenta l'inversione bit per bit.
3 Trama di risposta
La trama di risposta contiene lo stato attuale ERROR del servo. Se lo stato operativo non è normale, si riflette in questo byte (significato degli stati: vedi tabella di controllo memoria del manuale). Se ERROR è 0, il servo non ha errori.
4 Tipi di comando
4.1 Comando di interrogazione stato PING
Funzione: leggere lo stato operativo del servo
Lunghezza: 0x02
Comando: 0x01
Parametri: nessuno
PING inviato con l'indirizzo broadcast restituisce comunque una risposta.
Esempio 1: leggere lo stato operativo del servo con ID 1.
Trama di comando: FF FF 01 02 01 FB (invio in esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 02
Comando: 01
Checksum: FBTrama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 02
Stato: 00
Checksum: FC4.2 Comando di lettura READ DATA
Funzione: leggere dati dalla tabella di controllo memoria del servo
Lunghezza: 0x04
Comando: 0x02
Parametro 1: indirizzo iniziale del segmento di lettura
Parametro 2: lunghezza dei dati da leggere
Esempio 2: leggere la posizione attuale del servo con ID 1 (byte basso prima, byte alto dopo). L'indirizzo del parametro di posizione è 0X38, due byte consecutivi.
Trama di comando: FF FF 01 04 02 38 02 BE (invio in esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 04
Comando: 02
Parametri: 38 02 (indirizzo posizione attuale, lunghezza dati lettura)
Checksum: BETrama di risposta: FF FF 01 04 00 18 05 DD (visualizzazione esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 04
Stato: 00
Parametri: 18 05
Checksum: DDI due byte letti (struttura little-endian): byte basso L 0x18, byte alto H 0x05. I due byte compongono il dato a 16 bit 0X0518, in decimale la posizione attuale è 1304.
4.3 Comando di scrittura WRITE DATA
Funzione: scrivere dati nella tabella di controllo memoria del servo
Lunghezza: N+2 (N = lunghezza parametri)
Comando: 0x03
Parametro 1: indirizzo iniziale del segmento di scrittura
Parametro 2: primo dato da scrivere
Parametro 3: secondo dato da scrivere …
Parametro N: n-esimo dato da scrivere, N=n+1
Esempio 3: con l'ID broadcast (0xFE), impostare a 1 l'ID di un servo qualsiasi. Nella tabella di memoria, l'indirizzo di salvataggio dell'ID è 5.
Trama di comando: FF FF FE 04 03 05 01 F4 (invio in esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 04
Comando: 03
Parametri: 05 01 (indirizzo ID, nuovo valore ID)
Checksum: F4Poiché l'invio usa l'ID broadcast, non viene restituita alcuna risposta. Inoltre, l'EPROM della tabella di memoria ha un interruttore di blocco di protezione: va disattivato (0) prima di modificare l'ID, altrimenti il nuovo ID non sarà salvato allo spegnimento. Vedi la tabella di memoria o il manuale del modello di servo specifico.
Esempio 4: far ruotare il servo ID1 a 1000 passi al secondo fino alla posizione 2048. L'indirizzo iniziale della posizione obiettivo è 0x2A, quindi si scrivono sei byte consecutivi a partire da 0x2A.
Dato di posizione 0x0800 (2048)
Dato riservato 0x0000 (0)
Dato di velocità 0x03E8 (1000)
Trama di comando: FF FF 01 09 03 2A 00 08 00 00 E8 03 D5 (invio in esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 09
Comando: 03
Parametri:
2A (indirizzo iniziale)
00 08 (posizione)
00 00 (riservato)
E8 03 (velocità)
Checksum: D5Trama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 02
Stato: 00
Checksum: FCLo stato operativo restituito è 0: il servo ha ricevuto il comando senza errori e ha iniziato a eseguirlo. Poiché l'ID del pacchetto inviato non è quello broadcast (0xFE), il servo restituisce un pacchetto di stato dopo la ricezione.
4.4 Comando di scrittura asincrona REG WRITE
REG WRITE è simile a WRITE DATA, ma il momento di esecuzione è diverso. Alla ricezione di una trama REG WRITE, i dati vengono memorizzati in un buffer e il registro di scrittura asincrona viene impostato a 1. Alla ricezione del comando ACTION, il comando memorizzato viene infine eseguito.
Lunghezza: N+2 (N = lunghezza parametri)
Comando: 0x04
Parametro 1: indirizzo iniziale dell'area di scrittura
Parametro 2: primo dato da scrivere
Parametro 3: secondo dato da scrivere
Parametro N: n-esimo dato da scrivere, N=n+1
Esempio 5: far ruotare i servos ID1–ID10 a 1000 passi/s fino alla posizione 2048.
ID 1: trama di scrittura asincrona: FF FF 01 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D4
ID 1: trama di risposta: FF FF 01 02 00 FC
ID 2: trama di scrittura asincrona: FF FF 02 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D3
ID 2: trama di risposta: FF FF 02 02 00 FB
ID 3: trama di scrittura asincrona: FF FF 03 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D2
ID 3: trama di risposta: FF FF 03 02 00 FA
ID 4: trama di scrittura asincrona: FF FF 04 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D1
ID 4: trama di risposta: FF FF 04 02 00 F9
ID 5: trama di scrittura asincrona: FF FF 05 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D0
ID 5: trama di risposta: FF FF 05 02 00 F8
ID 6: trama di scrittura asincrona: FF FF 06 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CF
ID 6: trama di risposta: FF FF 06 02 00 F7
ID 7: trama di scrittura asincrona: FF FF 07 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CE
ID 7: trama di risposta: FF FF 07 02 00 F6
ID 8: trama di scrittura asincrona: FF FF 08 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CD
ID 8: trama di risposta: FF FF 08 02 00 F5
ID 9: trama di scrittura asincrona: FF FF 09 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CC
ID 9: trama di risposta: FF FF 09 02 00 F4
ID10: trama di scrittura asincrona: FF FF 0A 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CB
ID10: trama di risposta: FF FF 0A 02 00 F34.5 Eseguire la scrittura asincrona ACTION
Funzione: innesca il comando REG WRITE
Lunghezza: 0x02
Comando: 0x05
Parametri: nessuno
ACTION è molto utile per controllare più servos contemporaneamente.
Controllando più servos, ACTION consente al primo e all'ultimo servo di eseguire le rispettive azioni simultaneamente, senza ritardi intermedi.
L'invio di ACTION a più servos usa l'ID broadcast (0xFE): quindi non viene restituita alcuna trama di dati.
Esempio 6: dopo l'invio della scrittura asincrona per i servos ID1–ID10 (1000 passi/s verso la posizione 2048), occorre eseguire il comando di scrittura asincrona.
Trama di comando: FF FF FE 02 05 FA
Trama di risposta: nessuna4.6 Comando di scrittura sincrona SYNC WRITE
Funzione: controllare più servos contemporaneamente.
ID: 0xFE
Lunghezza: (L+1)*n+4 (L: lunghezza dati inviati a ogni servo, n: numero di servos)
Comando: 0x83
Parametro 1: indirizzo iniziale dei dati da scrivere
Parametro 2: lunghezza dei dati da scrivere (L)
Parametro 3: ID del primo servo
Parametro 4: primo dato del primo servo
Parametro 5: secondo dato del primo servo …
Parametro L+3: L-esimo dato del primo servo
Parametro L+4: ID del secondo servo
Parametro L+5: primo dato del secondo servo
Parametro L+6: secondo dato del secondo servo …
Parametro 2L+4: L-esimo dato del secondo servo …
A differenza di REG WRITE+ACTION, il tempo reale è migliore: un solo comando SYNC WRITE può modificare in una volta le tabelle di controllo di più servos, mentre REG WRITE+ACTION procede a passi. Tuttavia, con SYNC WRITE la lunghezza dei dati scritti e l'indirizzo iniziale devono essere identici.
Esempio 7: scrivere per 4 servos (ID1–ID4) all'indirizzo iniziale 0x2A: posizione 0x0800, tempo 0X0000 e velocità 0x03E8 (byte basso prima, byte alto dopo).
Trama di comando: FF FF FE 20 83 2A 06 01 00 08 00 00 E8 03 02 00 08 00 00 E8 03 03 00 08 00 00 E8 03 04 00 08 00 00 E8 03 58 (invio in esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: FE
Lunghezza dati effettiva: 20
Comando: 83
Parametri:
2A 06 (indirizzo iniziale, lunghezza dati)
01 00 08 00 00 E8 03 (comando servo ID1)
02 00 08 00 00 E8 03 (comando servo ID2)
03 00 08 00 00 E8 03 (comando servo ID3)
04 00 08 00 00 E8 03 (comando servo ID4)
Checksum: 584.7 Comando di lettura sincrona SYNC READ
Funzione: interrogare più servos contemporaneamente.
ID: 0xFE
Lunghezza: n+4 (n = numero di servos)
Comando: 0x82
Parametro 1: indirizzo iniziale dei dati da leggere
Parametro 2: lunghezza dei dati da leggere
Parametro 3: ID del primo servo
Parametro 4: ID del secondo servo …
Parametro N: ID dell'n-esimo servo, N=n+2
Un comando SYNC READ interroga in una volta le tabelle di controllo di più servos; gli ID da interrogare sono specificati nel comando, e i servos rispondono nell'ordine degli ID del pacchetto. Con SYNC READ, la lunghezza e l'indirizzo iniziale di tutti i dati interrogati devono essere identici (comando disponibile solo su alcuni servos a bus seriale).
Esempio 8: interrogare per 2 servos (ID1–ID2) posizione, velocità, carico, tensione e temperatura attuali (indirizzo iniziale 0x38, 8 word di dati in totale, byte basso prima, byte alto dopo).
Trama di comando: FF FF FE 06 82 38 08 01 02 36
Intestazione: FF FF
ID: FE
Lunghezza: 06
Comando: 82
Parametri:
38 08 (indirizzo iniziale dati, lunghezza dati)
01 02 (ID01, ID02)
Checksum: 36Trama di risposta:
Servo ID01: FF FF 01 0A 00 00 08 00 00 00 00 79 1E 55
Servo ID02: FF FF 02 0A 00 FF 07 00 00 00 00 77 23 53La trama di risposta può essere decodificata in base al comando di lettura
4.8 Comando di reset dello stato RESET
Funzione: resettare lo stato del servo (resettare i giri del servo)
Lunghezza: 0x02
Comando: 0x0A
Parametri: nessuno
Esempio 9: resettare il servo, ID 01.
Trama di comando: FF FF 01 02 0A F2 (invio in esadecimale)
Trama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)4.9 Comando di calibrazione posizione
Funzione: ricalibrare la posizione attuale al valore impostato
Lunghezza: 0x02 o 0x04
Comando: 0x0B
Parametri: nessuno o valore impostato
Nota: senza parametri, la posizione attuale viene calibrata alla posizione centrale. Il comando di calibrazione è supportato solo da alcuni modelli – vedi tabella sotto.
Esempio 10: ricalibrare la posizione attuale alla posizione centrale.
Trama di comando: FF FF 01 02 0B F1 (invio in esadecimale)
Trama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)Esempio 11: ricalibrare la posizione attuale a 1024.
Trama di comando: FF FF 01 04 0B 00 04 EB (invio in esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 04
Comando: 0B
Valore impostato: 00 04 (1024)
Checksum: EBTrama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)
Intestazione: FF FF
ID: 01
Lunghezza: 02
Stato: 00
Checksum: FC4.10 Comando di ripristino parametri
Funzione: ripristinare i parametri del servo tranne l'ID
Lunghezza: 0x02
Comando: 0x06
Parametri: nessuno
Esempio 11: ripristinare i parametri del servo.
Trama di comando: FF FF 01 02 06 F6 (invio in esadecimale)
Trama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)Nota: sbloccare i parametri EPROM prima di ripristinare i parametri del servo
4.11 Comando di backup parametri
Funzione: backup dei parametri (per il ripristino)
Lunghezza: 0x02
Comando: 0x09
Parametri: nessuno
Esempio 12: eseguire il backup dei parametri del servo.
Trama di comando: FF FF 01 02 09 F3 (invio in esadecimale)
Trama di risposta: FF FF 01 02 00 FC (visualizzazione esadecimale)Nota: sbloccare i parametri EPROM prima di eseguire il backup dei parametri del servo
4.12 Comando di riavvio
Funzione: riavviare il servo
Lunghezza: 0x02
Comando: 0x08
Parametri: nessuno
Esempio 13: riavviare il servo.
Trama di comando: FF FF 01 02 08 F4 (invio in esadecimale)
Trama di risposta: nessuna (riavvio di circa 800 ms)Nota: disattivare l'interruttore di coppia prima di riavviare il servo