Protocolo de comunicação SCS de servos
1 Resumo do protocolo de comunicação
O nível de comunicação utiliza o método de nível TTL, compatível com comunicação de alta velocidade, e o método RS485, com forte capacidade anti-interferência. A comunicação continua sendo duplex assíncrona, e os sinais de envio e recebimento são processados de forma assíncrona.
O controlador e o servo se comunicam pelo método de pergunta e resposta, em que o controlador envia um quadro de comando e o servo retorna um quadro de resposta.
Em uma rede de controle por barramento, é permitido haver vários servos, portanto cada servo recebe um número de ID exclusivo dentro da rede. Os comandos de controle enviados pelo controlador contêm informações de ID, e apenas o servo que corresponder ao número de ID pode receber integralmente esse comando e retornar informações de resposta.
O modo de comunicação é serial assíncrono, com um quadro de dados dividido em 1 bit de início, 8 bits de dados e 1 bit de parada, sem bit de paridade, totalizando 10 bits.
Quando alguns parâmetros da tabela de memória usam uma faixa de valores de dois bytes, a ordem dos dois bytes é diferenciada conforme o modelo do servo. Para servos do tipo potenciômetro, o formato é big-endian (byte alto primeiro, byte baixo depois); para servos do tipo encoder magnético, o formato é little-endian (byte baixo primeiro, byte alto depois). Como cada servo tem funções ligeiramente diferentes, consulte a tabela de memória do modelo específico durante o controle real.
2 Quadro de instruções
Cabeçalho: receber dois bytes 0xFF consecutivos indica a chegada de um pacote de dados. Número de ID: cada servo possui um número de ID. A faixa de números de ID vai de 0 a 253, o que corresponde a 0x00 a 0xFD em hexadecimal.
ID de difusão: o número de ID 254 é o ID de difusão. Se o número de ID enviado pelo controlador for 254 (0xFE), todos os servos receberão o comando e nenhuma informação de resposta será retornada para comandos que não sejam PING (o comando PING de difusão não pode ser usado quando vários servos estão conectados ao barramento).
Comprimento dos dados: igual ao parâmetro N a ser enviado mais 2, ou seja, "N+2".
Instrução: código de função da operação do pacote; consulte 1.3 Tipos de instruções para detalhes.
Parâmetro: informações de controle adicionais necessárias além da instrução. O parâmetro suporta no máximo dois bytes para representar um valor de memória, e a ordem dos bytes é a indicada na tabela de controle de memória do manual do usuário do servomotor (a ordem dos bytes varia entre diferentes modelos de servomotor).
Soma de verificação: o método de cálculo é o seguinte Check Sum = ~ (ID + Length + Instruction + Parameter1 + … Parameter N). Se a soma do cálculo dentro dos parênteses exceder 255, considera-se apenas o byte mais baixo, onde "~" denota a negação bit a bit.
3 Quadro de resposta
O quadro de resposta retornado contém o estado atual ERROR do servo. Se o estado operacional atual do servo estiver anormal, isso será refletido por meio desse byte (para detalhes sobre o significado de cada estado, consulte a Tabela de Controle de Memória do manual). Se ERROR for 0, o servo não possui informações de erro.
4 Tipos de instruções
4.1 Instrução de consulta de estado PING
Função: ler o estado operacional do servomotor
Comprimento: 0x02
Instrução: 0x01
Parâmetro: nenhum
A instrução PING usa o endereço de difusão, e o servo também retorna uma mensagem de resposta.
Exemplo 1: ler o estado operacional do servo com número de ID 1.
Quadro de comando: FF FF 01 02 01 FB (enviado em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：02
Instruction：01
Checksum：FBQuadro de resposta: FF FF 01 02 00 FC (exibição em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：02
Instruction：00
Checksum：FC4.2 Instrução de leitura READ DATA
Função: ler dados da tabela de controle de memória do servo
Comprimento: 0x04
Instrução: 0x02
Parâmetro 1: endereço inicial do segmento de leitura de dados
Parâmetro 2: comprimento dos dados a serem lidos
Exemplo 2: ler a posição atual do servo com ID 1 (byte baixo primeiro, byte alto depois). O endereço na tabela de memória do parâmetro de posição é 0X38, que ocupa dois bytes consecutivos.
Quadro de comando: FF FF 01 04 02 38 02 BE (enviado em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：04
Instruction：02
Parameter：38 02（Current position address, data read length）
Checksum：BEQuadro de resposta: FF FF 01 04 00 18 05 DD (exibição em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：04
Instruction：00
Parameter：18 05
Checksum：DDOs dois bytes de dados lidos (em estrutura little-endian) são: byte baixo L 0x18, byte alto H 0x05. Os dois bytes combinados formam um dado de 16 bits 0X0518, e a posição atual representada em decimal é 1304.
4.3 Instrução de escrita WRITE DATA
Função: gravar dados na tabela de controle de memória do servo
Comprimento: N+2 (N é o comprimento do parâmetro)
Instrução: 0x03
Parâmetro 1: endereço inicial do segmento de gravação de dados
Parâmetro 2: grava o 1º dado
Parâmetro 3: grava o segundo dado …
Parâmetro N: grava o enésimo dado, onde N = n + 1
Exemplo 3: usar o ID de difusão (0xFE) para definir o ID de um servo de número arbitrário para 1; o endereço onde o número de ID é armazenado na tabela de memória é 5.
Quadro de comando: FF FF FE 04 03 05 01 F4 (enviado em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：04
Instruction：03
Parameter：05 01（ID Address New ID Value）
Checksum：F4Como os comandos são enviados usando o ID de difusão, nenhum dado será retornado. Além disso, a tabela de memória EPROM possui um interruptor de bloqueio de proteção, que precisa ser desativado (definido como 0) antes de modificar o ID; caso contrário, o número de ID do exemplo não será salvo quando houver perda de energia. Para operações detalhadas, consulte a tabela de memória ou o manual de operação do modelo específico do servo.
Exemplo 4: controlar o servo de ID1 para girar até a posição de 2048 a uma velocidade de 1000 passos por segundo. O endereço inicial da posição alvo na tabela de memória é 0x2A, portanto comece a gravar seis bytes consecutivos no endereço 0x2A.
Dados de posição 0x0800 (2048)
Dados reservados 0x0000 (0)
Dados de velocidade 0x03E8 (1000)
Quadro de comando: FF FF 01 09 03 2A 00 08 00 00 E8 03 D5 (enviado em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：09
Instruction：03
Parameter：
2A（starting address）
00 08（Position）
00 00（Reserved）
E8 03（Speed）
Checksum：D5Quadro de resposta: FF FF 01 02 00 FC (exibição em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：02
Instruction：00
Checksum：FCRetornar um estado de funcionamento igual a 0 indica que o servo recebeu corretamente o comando, sem erros, e iniciou a execução. O ID do pacote de comando enviado usa um ID que não é de difusão (0xFE), portanto o servo retornará um pacote de estado após a conclusão do recebimento do comando.
4.4 Instrução de escrita assíncrona REG WRITE
A instrução REG WRITE é semelhante à WRITE DATA, exceto que o tempo de execução é diferente. Quando um quadro de instrução REG WRITE é recebido, os dados recebidos são armazenados no buffer para uso posterior, e o registrador de sinalização de escrita assíncrona é definido como 1. Após receber a instrução ACTION, a instrução armazenada é finalmente executada.
Comprimento: N+2 (N é o comprimento do parâmetro)
Instrução: 0x04
Parâmetro 1: endereço inicial da área de gravação de dados
Parâmetro 2: o primeiro dado gravado
Parâmetro 3: o segundo dado gravado
Parâmetro N: o enésimo dado gravado, onde N = n + 1
Exemplo 5: controlar os servos de ID1 a ID10 para girar até a posição 2048 a uma velocidade de 1000 por segundo.
ID 1：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 01 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D4
ID 1：Response Frame：FF FF 01 02 00 FC
ID 2：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 02 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D3
ID 2：Response Frame：FF FF 02 02 00 FB
ID 3：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 03 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D2
ID 3：Response Frame：FF FF 03 02 00 FA
ID 4：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 04 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D1
ID 4：Response Frame：FF FF 04 02 00 F9
ID 5：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 05 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 D0
ID 5：Response Frame：FF FF 05 02 00 F8
ID 6：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 06 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CF
ID 6：Response Frame：FF FF 06 02 00 F7
ID 7：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 07 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CE
ID 7：Response Frame：FF FF 07 02 00 F6
ID 8：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 08 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CD
ID 8：Response Frame：FF FF 08 02 00 F5
ID 9：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 09 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CC
ID 9：Response Frame：FF FF 09 02 00 F4
ID10：Asynchronous Write Command Frame：FF FF 0A 09 04 2A 00 08 00 00 E8 03 CB
ID10：Response Frame：FF FF 0A 02 00 F34.5 Executar instrução de escrita assíncrona ACTION
Função: acionar a instrução REG WRITE
Comprimento: 0x02
Instrução: 0x05
Parâmetro: nenhum
A instrução ACTION é muito útil ao controlar vários servos simultaneamente.
Ao controlar vários servos, o uso da instrução ACTION permite que o primeiro e o último servos executem suas respectivas ações ao mesmo tempo, sem atraso entre eles.
Ao enviar instruções ACTION para vários servos, é usado o ID de difusão (0xFE). Portanto, o envio deste comando não resultará no retorno de um quadro de dados.
Exemplo 6: após enviar o comando de escrita assíncrona para controlar os servos de ID1 a ID10 para girar até a posição 2048 a uma velocidade de 1000 por segundo, um comando de escrita assíncrona precisa ser executado.
Command Frame：FF FF FE 02 05 FA
Response Frame：None4.6 Instrução de escrita síncrona SYNC WRITE
Função: usada para controlar vários servos simultaneamente.
ID:0xFE
Comprimento: (L+1)*n+4 (L: comprimento dos dados enviados a cada servo, n: número de servos)
Instrução: 0x83
Parâmetro 1: endereço inicial dos dados a serem gravados
Parâmetro 2: comprimento (L) dos dados a serem gravados
Parâmetro 3: número de ID do primeiro servo
Parâmetro 4: grava o primeiro dado do primeiro servo
Parâmetro 5: grava o segundo dado do primeiro servo …
Parâmetro L+3: grava o enésimo dado do 1º servo
Parâmetro L+4: número de ID do segundo servo
Parâmetro L+5: grava o primeiro dado do segundo servomotor
Parâmetro L+6: grava o segundo dado do segundo servo …
Parâmetro 2L+4: grava o L-ésimo dado do 2º servo …
Diferentemente da instrução REG WRITE+ACTION, a instrução SYNC WRITE possui maior desempenho em tempo real. Um único comando SYNC WRITE pode modificar o conteúdo das tabelas de controle de vários servos de uma só vez, enquanto a instrução REG WRITE+ACTION faz isso em etapas. No entanto, ao usar a instrução SYNC WRITE, o comprimento dos dados gravados e o endereço inicial de armazenamento dos dados devem ser os mesmos.
Exemplo 7: gravar posição 0x0800, tempo 0X0000 e velocidade 0x03E8 (byte baixo primeiro, byte alto por último) no endereço inicial 0x2A de um total de 4 servos, de ID1 a ID4.
Quadro de 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 (enviado em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：FE
Valid Data Length：20
Instruction：83
Parameter：
2A 06（Start Address Data Length）
01 00 08 00 00 E8 03（ID1 servo Instruction）
02 00 08 00 00 E8 03（ID2 servo Instruction）
03 00 08 00 00 E8 03（ID3 servo Instruction）
04 00 08 00 00 E8 03（ID4 servo Instruction）
Checksum：584.7 Instrução de leitura síncrona SYNC READ
Função: usada para consultar vários servos simultaneamente.
ID:0xFE
Comprimento: n+4 (n é o número de servos)
Instrução: 0x82
Parâmetro 1: endereço inicial para leitura dos dados
Parâmetro 2: comprimento dos dados lidos
Parâmetro 3: número de ID do 1º servo
Parâmetro 4: número de ID do segundo servo …
Parâmetro N: número de ID do enésimo servo, N = n + 2
Uma instrução SYNC READ pode consultar o conteúdo das tabelas de controle de vários servos de uma só vez. A instrução SYNC READ especifica os IDs dos servos a serem consultados, e os servos retornam pacotes de resposta na ordem dos IDs no pacote de comando. Ao usar a instrução SYNC READ, o comprimento e o endereço inicial de todos os dados consultados devem ser os mesmos (esta instrução está disponível para alguns servos de barramento serial).
Exemplo 8: consultar a posição atual, a velocidade atual, a carga atual, a tensão atual e a temperatura atual de um total de 2 servomotores, de ID1 a ID2 (endereço inicial 0x38, um total de dados de 8 palavras, com o byte de ordem baixa primeiro e o byte de ordem alta por último).
Quadro de comando: FF FF FE 06 82 38 08 01 02 36
Header：FF FF
ID：FE
Length：06
Instruction：82
Parameter：
38 08（Data Starting Address Data Length）
01 02（ID01 ID02）
Checksum：36Quadro de resposta:
ID01 servo motor：FF FF 01 0A 00 00 08 00 00 00 00 79 1E 55
ID02 servo motor：FF FF 02 0A 00 FF 07 00 00 00 00 77 23 53O quadro de resposta pode ser decodificado de acordo com o comando de leitura
4.8 Instrução de reinicialização de estado RESET
Função: reinicializar o estado do servo (reinicializar a contagem de rotações do servo)
Comprimento: 0x02
Instrução: 0x0A
Parâmetro: nenhum
Exemplo 9: reinicializar o servomotor com número de ID 01.
Command Frame：FF FF 01 02 0A F2（Send in hexadecimal format）
Response Frame：FF FF 01 02 00 FC（Hexadecimal display）4.9 Instrução de calibração de posição
Função: recalibrar a posição atual para o valor definido
Comprimento: 0x02 ou 0x04
Instrução: 0x0B
Parâmetro: nenhum ou valor definido
Observação: se o comando de calibração de posição não tiver parâmetros, significa calibrar a posição atual para a posição intermediária; o comando de calibração suporta apenas alguns modelos de servo; consulte a tabela a seguir para os modelos suportados.
Exemplo 10: recalibrar a posição atual para a posição intermediária.
Command Frame：FF FF 01 02 0B F1（Send in hexadecimal format）
Response Frame：FF FF 01 02 00 FC（Hexadecimal display）Exemplo 11: a posição atual é recalibrada para 1024.
Quadro de comando: FF FF 01 04 0B 00 04 EB (enviado em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：04
Instruction：0B
Set value：00 04（1024）
Checksum：EBQuadro de resposta: FF FF 01 02 00 FC (exibição em hexadecimal)
Header：FF FF
ID：01
Length：02
Status：00
Checksum：FC4.10 Instrução de restauração de parâmetros
Função: restaurar os demais parâmetros do servo, exceto o número de ID
Comprimento: 0x02
Instrução: 0x06
Parâmetro: nenhum
Exemplo 11: restaurar os parâmetros do servo.
Command Frame：FF FF 01 02 06 F6（Send in hexadecimal format）
Response Frame：FF FF 01 02 00 FC（Hexadecimal display）Observação: desbloqueie os parâmetros EPROM antes de restaurar os parâmetros do servo.
4.11 Instrução de backup de parâmetros
Função: backup de parâmetros (usada para a instrução de restauração de parâmetros)
Comprimento: 0x02
Instrução: 0x09
Parâmetro: nenhum
Exemplo 12: fazer backup dos parâmetros do servo.
Command Frame：FF FF 01 02 09 F3（Send in hexadecimal format）
Response Frame：FF FF 01 02 00 FC（Hexadecimal display）Observação: desbloqueie os parâmetros EPROM antes de fazer o backup dos parâmetros do servo
4.12 Comando de reinicialização
Função: comando de reinicialização (reiniciar o servo)
Comprimento: 0x02
Instrução: 0x08
Parâmetro: nenhum
Exemplo 13: reiniciar o servo.
Command Frame：FF FF 01 02 08 F4（Send in hexadecimal format）
Response Frame：None (Restart duration approx. 800ms)Observação: antes de reiniciar o servo, desligue primeiro o interruptor de torque