EtherCAT运动控制卡XPCIE1032H上位机开发（一）：驱动安装

伺服与运动控制 2023-11-15 864

描述

XPCIE1032H功能简介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，可选6-64轴运动控制，支持多路高速数字输入输出，可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。

XPCIE1032H集成了强大的运动控制功能，结合MotionRT7运动控制实时软核，解决了高速高精应用中，PC Windows开发的非实时痛点，指令交互速度比传统的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板载16进16出通用IO口，其中输出口全部为高速输出口，可配置为4路PWM输出口或者16路高速PSO硬件比较输出口。输入口含有8路高速输入口，可配置为4路高速色标锁存或两路编码器输入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7实时内核，使用本地LOCAL接口连接，通过高速的核内交互，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可以达到3-5us左右。

➜XPCIE1032H与MotionRT7实时内核的配合具有以下优势：

上位机

1.支持多种上位机语言开发，所有系列产品均可调用同一套API函数库；

2.借助核内交互，可以快速调用运动指令，响应时间快至微秒级，比传统PCI/PCIe快10倍；

3.解决传统PCI/PCIe运动控制卡在Windows环境下控制系统的非实时性问题；

4.支持一维/二维/三维PSO（高速硬件位置比较输出），适用于视觉飞拍、精密点胶和激光能量控制等应用；

5.提供高速输入接口，便于实现位置锁存；

6.支持EtherCAT总线和脉冲输出混合联动、混合插补。

➜使用XPCIE1032H和MotionRT7进行项目开发时，通常需要进行以下步骤：

1.安装驱动程序并签名认证，识别XPCIE1032H；

2.打开并执行文件“MotionRT710.exe”，配置参数和运行运动控制实时内核；

3.使用ZDevelop软件连接到控制器，进行参数监控。连接时请使用PCI/LOCAL方式，并确保ZDevelop软件版本在3.10以上；

4.完成控制程序开发，通过LOCAL链接方式连接到运动控制卡，实现实时运动控制。

➜与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比：

平均值	C++ LOCAL	C# LOCAL	传统PCI/PCIe卡接口交互	PLC网口通讯交互
1w次单条读取交互周期	4.70us	5.3us	64us	500us-10ms
10w次单条读取交互周期	3.90us	5.7us	65us	500us-10ms
1w次多条读取交互周期	6.20us	8.85us	472us	500us-10ms
10w次多条读取交互周期	5.50us	8.37us	471us	500us-10ms

我们可以从测试对比结果看出，XPCIE1032H运动控制卡配合实时运动控制内核MotionRT7，在LOCAL链接（核内交互）的方式下，指令交互的效率是非常稳定，当测试数量从1w增加到10w时，单条指令交互时间与多条指令交互时间波动不大，非常适用于高速高精的应用。

XPCIE1032H卡安装

关闭计算机电源。

打开计算机机箱，选择一条空闲的XPCIE卡槽，用螺丝刀卸下相应的挡板条。

将运动控制卡插入该槽，拧紧挡板条上的固定螺丝。

卸下临近插槽的一条挡板条，用螺丝将转接板固定在机箱该插槽上。

一、驱动安装

首先需要到正运动技术官网下载《MotionRT7运动控制实时内核》安装包，并检测此时PCIE卡已安装到工控机的PCIE插槽上，无明显松动翘边。

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方法一：使用驱动目录中自带的安装向导软件dpinst_amd64.exe自动安装，具体操作按软件指南。

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方法二：手动安装。

1.打开“设备管理器”菜单选择“其他设备”中的“PCI设备”。

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2.若存在多个PCI设备时，鼠标右击“属性”查看详细信息，属性选择“硬件ID”，确认为PCIVEN_EF34&DEV_1000&开头的PCI设备。

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3.右击选择“更新驱动程序”。

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4.选择“手动浏览”查找驱动程序。

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5.点击浏览，选择驱动driver文件夹。

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6.点击下一步。

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7.等待安装完成，点击关闭。

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8.在设备管理器中有ZMotionRT Controller就是安装成功。

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二、建立连接

1.运行控制台程序

（1）打开控制台程序所在位置，运行可执行文件“MotionRt710.exe”。

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（2）点击“Start”。

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（3）保存XPCIE卡Config配置。

a.先点击【Stop】按钮关闭MontionRT7控制台，再点击UpdateCard更新卡信息。

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b.点击“-->”将当前配置保存到历史配置中，方便下次打开可以直接使用。

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c.保存完成后，点击确定。

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2.新建C#项目（VS2022）

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3.到正运动技术官网的下载中心选择需要的平台库文件

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4.解压下载的安装包找到“Zmcaux.cs”，“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放入到项目文件中

（1）“Zmcaux.cs”放在项目根目录文件中，与bin目录同级。

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（2）“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin → Debug。

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5.用vs打开新建的项目文件，在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有，然后鼠标右键点击zmcaux.cs文件，点击包括在项目中

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6.双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入using cszmcaux,并声明控制器句柄g_handle

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7.相关PC函数介绍

指令1

ZAux_FastOpen

指令原型

int32 __stdcall ZAux_FastOpen(int type, char *pconnectstring, uint32 uims ,ZMC_HANDLE * phandle)

指令说明

与控制器建立连接, 可以指定连接的等待时间

输入参数

参数名	描述
type	连接类型 type: 1-COM，2-ETH，4-PCI，5-LOCAL
pconnectstring	连接字符串: COM口号/IP地址
uims	连接超时时间 uims;单位ms

输出参数

参数名	描述
phandle	控制器连接句柄

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

串口连接:
ZMC_HANDLE phandle;//控制器连接句柄
Char comID[32]= "0";//串口ID
ZAux_FastOpen(1, comID,1000s ,&phandle);
网口连接例子：
ZMC_HANDLE phandle;//控制器连接句柄
Char EthID[32]= "192.168.0.11";//网口ID
ZAux_FastOpen(2, EthID,1000s ,&phandle);
LOCAL接口连接例子：
ZMC_HANDLE phandle;//控制器连接句柄
ZAux_FastOpen(ZMC_CONNECTION_LOCAL, "LOCAL1",3000,&g_handle);

指令2

ZAux_Direct_GetDpos

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_GetDpos(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float *pfValue)

指令说明

读取轴当前位置或称控制器发送的需求位置，单位units。

输入参数

参数名	描述
handle	连接标识。
iaxis	轴号。

输出参数

参数名	描述
pfValue	获取当前轴位置。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

轴基本运动参数设置获取

详细说明

指令3

ZAux_DirectCommand

指令原型

int32 __stdcall ZAux_DirectCommand(ZMC_HANDLE handle, const char *pszCommand,char *psResponse, uint32 uiResponseLength)

指令说明

发送字符串命令到控制器，直接方式（不进缓冲区,有少数命令，暂时不支持）。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄。
pszCommand	发送的命令字符串。
uiResponseLength	返回的字符长度。

输出参数

参数名	描述
uiResponseLength	返回的字符串。

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

在线命令函数的使用

详细说明

上位机调用上位机未封装的Basic指令功能

指令4

ZAux_Close

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Close(ZMC_HANDLE handle)

指令说明

关闭控制器连接。

输入参数

参数名	描述
Handle	连接句柄。

输出参数

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明。

指令示例

串口连接控制器

详细说明

在form设计界面找到需要用到的控件拖拽到窗体中进行UI界面设计，效果如下。

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8.相关程序

（1）通过LOCAL链接方式的链接按钮的消息响应函数来链接控制器。

private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //LOCAL方式连接
    int ret = zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "LOCAL", 1000, out g_handle); 
    if (ret == 0)
    {
        label2.Text = "已链接";
        label2.BackColor = Color.Green;
        MessageBox.Show("控制器链接成功!", "提示");
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("链接失败，请选择正确的LOCAL！");
    }
}

（2）通过单条指令交互周期的测试按钮的事件处理函数来计算单条指令的交互周期和总耗时。

private void SingleRun(object sender, EventArgs e)
{
    float dpos = 0;
    DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
    for (int i = 0; i <10000; i++)
    {
        zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, 0, ref dpos);
    }
    DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
    TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
    label14.Text = (ts.TotalMilliseconds).ToString();
    label2.Text = ((ts.TotalMilliseconds * 1000) / 10000).ToString();
    label16.Text = dpos.ToString();
}

（3）通过多条指令交互周期的测试按钮的事件处理函数来计算多条指令的交互周期和总耗时。

private void MuchRun(object sender, EventArgs e)
{
    int[] status = { 0, 0, 0, 0 };
    float[] dpos = { 0, 0, 0, 0 };
    uint[] num = { 0, 0, 0, 0 };
    string cmd;
    int star = 0;
    StringBuilder cmdBuff = new StringBuilder(2048);
    string[] tmp = new string[12];
    cmd = "?dpos(0),dpos(1),dpos(2),dpos(3),axisstatus(0),axisstatus(1),axisstatus(2),axisstatus(3),in(0),in(1),in(2),in(3)";
    DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmd, cmdBuff, 2048);
    }
    DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
    TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
    label23.Text = (ts.TotalMilliseconds).ToString();
    label16.Text = ((ts.TotalMilliseconds * 1000) / 10000).ToString();
    string s = cmdBuff.ToString();
    string[] arrS = new string[20];
    for (int i = 0; i < s.Length; i++)
    {
        if (s[i] != 9)
        {
            arrS[star] += s[i];
        }
        else
        {
            star++;
            continue;
        }
    }
    label24.Text = arrS[0];
    label25.Text = arrS[1];
    label26.Text = arrS[2];
    label27.Text = arrS[3];
    label28.Text = arrS[4];
    label30.Text = arrS[5];
    label32.Text = arrS[6];
    label34.Text = arrS[7];
    if (Convert.ToInt32(arrS[8]) == 0)
    {
        label29.BackColor = Color.Red;
        label29.Text = "信号未触";
    }
    else
    {
        label29.BackColor = Color.Green;
        label29.Text = "信号已触";
    }
    if (Convert.ToInt32(arrS[9]) == 0)
    {
        label31.BackColor = Color.Red;
        label31.Text = "信号未触";
    }
    else
    {
        label31.BackColor = Color.Green;
        label31.Text = "信号已触";
    }
    if (Convert.ToInt32(arrS[10]) == 0)
    {
        label33.BackColor = Color.Red;
        label33.Text = "信号未触";
    }
    else
    {
        label33.BackColor = Color.Green;
        label33.Text = "信号已触";
    }
    if (Convert.ToInt32(arrS[11]) == 0)
    {
        label35.BackColor = Color.Red;
        label35.Text = "信号未触";
    }
    else
    {
        label35.BackColor = Color.Green;
        label35.Text = "信号已触";
    }
}

（4）通过断开按钮的消息响应函数来断开控制器的链接。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    zmcaux.ZAux_Close(g_handle);
    g_handle = (IntPtr)0;
    label2.Text = "未连接";
    label2.BackColor = Color.Red;
}

9.运行效果

上位机

审核编辑：刘清

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