全国产EtherCAT运动控制边缘控制器（二）：统一的上位机API接口

上节课程我们介绍了全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H的硬件接口与功能，本节课程我们主要讲解一下正运动API函数封装原理以及自定义API封装例程。

一、功能简介

全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H是正运动的一款软硬件全国产自主可控，运动控制接口兼容EtherCAT总线和脉冲型的独立式运动控制器，最多支持32轴运动控制，同时支持正运动远程HMI功能，能提供网络组态显示，可实时监控和调整参数配置。

ZMC432H具备丰富的硬件接口和控制功能模块，能实现高效稳定的运动控制和实时数据采集，以满足工业控制协同工业互联网的应用需求。

ZMC432H内置了Linux系统，可以使用本地的LOCAL接口进行连接，可以做到更快速的指令交互，单条指令与多条指令一次性交互时间为40us左右。

ZMC432H视频介绍：

全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H

二、统一的API接口

所有的控制器和控制卡均使用同一套API函数，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。

各个开发语言都有各自所对应的函数库，所调用的API均一致，这大大提高了可移植性。各个开发语言库的调用方式可参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。

文档参考路径：光盘资料\04PC函数\Zmotion PC函数库编程手册及例程源码。

以下为各个功能部分API指令一览表；

1、控制器连接

2、控制器信息获取

3、基本轴参数设置

4、基本运动控制

5、VR寄存器

6、Table寄存器

7、Modbus寄存器

8、Flash/文件读写

更多API接口详情可以参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。

三、在线命令的机制

ZAux_Execute或ZAux_DirectCommand可对Basic指令进行封装。如果使用到没有封装的命令或者想封装自己的函数，可以通过ZAux_Execute发送或ZAux_DirectCommand，或是参照已有代码修改增加相应的函数。

发送字符串命令有两种方式，缓冲方式和直接方式 。具体如图所示：

直接方式：直接执行单个变量/数组/参数相关命令，此时所有传递的参数必须是具体的数值，不能是表达式；

缓冲方式：可以执行所有命令，并支持表达式作为参数，但是速度慢一些；

以zmcaux.cpp中对已封装的设置运动速度的函数ZAux_Direct_SetSpeed()与获取当前编码器反馈位置的函数ZAux_Direct_GetMpos为例。

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为zuaxdll2.h中定义的宏，zuaxdll2.h为正运动库头文件
    { 
        return ERR_AUX_PARAERR; 
    } 
    sprintf(cmdbuff,"SPEED(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成对应命令的字符串 
    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);//生成对应命令的字符串 
    ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); 
}

四、自定义API封装介绍及例程

1、自定义API封装

自定义封装API的原理实际上是利用了在线命令的机制，上位机生成由各种ZBASIC指令来达到自己想要的功能。

ZAux库便是直接利用ZBASIC命令通过ZAux_Execute方式或ZAux_DirectCommand方式发送到控制器上，相应函数可以参考ZBASIC手册对应的命令介绍。

ZAux库是完全开源库，源代码皆可从官网下载，可以在源代码中添加用户自定义的函数，用户也可以新增库进行封装。

PC函数库辅助库的封装

2、实用封装例程

（1）直接获取多种类型数据

用户若想要获取多种数据，如轴的命令位置，轴的反馈位置，板卡上的 IO点等等，往往都是通过多种单独独立的函数获取不同的数据，这样堆积，会导致读写次数的上位，导致程序的卡顿。

为了提升一个上位程序读取控制器数据的速度，往往可以通过自定义一个函数，快速的把数据传输到上位程序上面来，而不是通过多次循环来获取不同类型的数据。

例：假设有一个简易的三轴平台，需要读取轴0，轴1，轴2的命令位置，反馈位置，以及控制器板卡上的输入口0，输入口32，输出口0，输出口33，以及三个轴的状态。

获取数据程序如下：

// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
#include "stdafx.h"
#include #include "zmotion.h"
#include "zauxdll2.h"
void commandCheckHandler(const char *command, int ret)
{
    if (ret)//非0则失败
    {
        printf("%s fail!return code is %d\n", command, ret);
    }
}
/*************************************************************
Description: //我的自定义直接获取数据函数
Input:       //handle          卡链接
             iaxisNum          轴的总数量
             iaxislist         轴号列表
             fDposlist         输出的命令位置值
             fMposlist         输出的反馈位置值
             iAxisstatuslist   输出的轴状态位置值，按位对应
             startIn           要获取起始的IN编号
             endIn             要获取结束的IN编号
             iIn               输出的IN状态,按位对应
             startOut          要获取起始的OUT编号
             endOut            要获取结束的OUT编号
             iOut              输出的OUT状态,按位对应
Output:      //
Return:      //错误码
*************************************************************/
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];
    //若传进来的地址为空，则退出
    if(NULL == iaxislist || NULL == fDposlist || NULL == fMposlist ||  NULL == iAxisstatuslist || NULL == iIn || NULL == iOut)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;
    }
    //若传进来的结束编号小于起始编码，则退出
    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;  //参数错误，字符串拼接过长
        }
    }
    //拼接MPOS
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误，字符串拼接过长
        }
    }
    //拼接AXISSTATUS
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误，字符串拼接过长
        }
    }
    int32 ostart,istart,iend,oend;    //一次最多32个
    bool addflag;
    addflag=false;
    int32 temp;    //一次最多32个
    int32 temp2;    //一次最多32个
    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 ;  //参数错误，字符串拼接过长
        }
    }
    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;  //参数错误，字符串拼接过长
        }
    }
    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);//字符串转换为浮点数
    //DPOS输出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%f\n",ftempbuff[i]);
        fDposlist[i]=ftempbuff[i];
    }
    //MPOS输出
    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);//字符串转换为整形
    //AXISSTATUS输出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*2]);
        iAxisstatuslist[i]=itempbuff[i+iaxisNum*2];
    }
    //IN输出
    for(i=0;i<temp;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*3]);
        iIn[i]=itempbuff[i+iaxisNum*3];
    }
    //OUT输出
    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;                   //连接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //连接控制器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控制器连接失败!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控制器连接成功！\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("获取到的轴命令位置：\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t轴%d :%f",i,d_dpos[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("获取到的轴反馈位置：\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t轴%d :%f",i,d_mpos[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("获取到的轴状态(按位对应)：\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t轴%d :%d",i,d_axis_status[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("获取到的输入口状态：\n");
    int j=0;
    int tempval;
    for (i=0;i0) )
        {
            j++;
        }
        //转换成位
        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("获取到的输出口状态：\n");
    j=0;
    for (i=0;i0) )
        {
            j++;
        }
        //转换成位
        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);    //关闭连接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判断指令是否执行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

（2）一行命令执行多条不同类型缓冲指令

一般点胶行业、木工行业用的较多的是连续轨迹，连续轨迹之间有插入缓冲输出，如果把运动和连续轨迹分开发送的话，难免会有局限性，可以通过自己单独封装运动函数，来达到一行命令执行多个函数的效果。

例： 假设控制一个XY两轴平台，从坐标点（0，0），（100，0）（输出口0输出50ms） → （100，100）（输出口0输出50ms） → （0，100）（输出口0输出50ms） → （0，0）（输出口0输出50ms）的轨迹，则可以通过自己封装，用一条函数，快速发送下去。

一行命令执行多个函数程序如下：

// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include #include "zmotion.h"
#include "zauxdll2.h"
void commandCheckHandler(const char *command, int ret)
{
    if (ret)//非0则失败
    {
        printf("%s fail!return code is %d\n", command, ret);
    }
}
/*************************************************************
Description: //我的自定义运动函数
Input:       //handle      卡链接
             iMoveLen      填写的运动长度
             iaxisNum      参与运动总轴数
             iaxislist     轴号列表
             fPoslist      距离列表
             iout          缓冲输出口
             outlist       缓冲输出列表(每条运动，决定是否输出，0为不输出，1为在运动后输出)
             outtime       缓冲输出时间
Output:      //
Return:      //错误码
*************************************************************/
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];
    //若传进来的地址为空，则退出
    int ret=0;
    int i;
    //先读取剩余直线缓冲
    int iBuffLen = 0;
    ret = ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(handle,iaxislist[0],&iBuffLen);
    if(iBuffLen <= iMoveLen*2)
    {
        return 1002;      //运动缓冲不够
    }
    //生成命令
    sprintf(cmdbuff, "BASE(");
    //拼接运动轴列表
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误，字符串拼接过长
        }
    }
    sprintf(tempbuff,"%d)\n",iaxislist[i]);//生成对应命令的字符串
    strcat(cmdbuff,tempbuff);
    //拼接运动
    for (i=0;i1000)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误，字符串拼接过长
    }
    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;                   //连接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //连接控制器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控制器连接失败!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控制器连接成功！\n");
    ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,0,1);//设置轴0轴类型为1
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,1,1);//设置轴1轴类型为1
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,0,100);//设置轴0脉冲当量为100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,1,100);//设置轴1脉冲当量为100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,0,500);//设置轴0加速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,1,500);//设置轴1加速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,0,500);//设置轴0减速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,1,500);//设置轴1减速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,0,0);//设置轴0 DPOS清0
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,1,0);//设置轴1 DPOS清0
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,0,100);//设置轴0速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,1,100);//设置轴1速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetMerge(handle,0,1);//设置开启连续插补（开启主轴的即可，如轴0，轴1插补，轴0为主轴，主轴号取决于连续插补运动指令轴列表的第一个轴号）
    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);//触发示波器
    ret = Demo_Direct_MyMoveABS(handle,5,2,axis,POS,0,otlist,50);//
    commandCheckHandler("Demo_Direct_MyMoveABS", ret) ;//判断指令是否执行成功
    Sleep(20000);
    ret = ZAux_Close(handle);    //关闭连接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判断指令是否执行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

=

3、例程讲解

自定义API封装例程

本次，正运动技术全国产EtherCAT运动控制边缘控制器（二）：统一的上位机API接口，就分享到这里 。