Windows實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制軟核(一):LOCAL高速接口測試之C#

今天，正運(yùn)動(dòng)小助手給大家分享一下MotionRT7的安裝和使用，以及使用C#操作上位機(jī)前需要做的一些準(zhǔn)備工作。

01 MotionRT7簡介

MotionRT7是深圳市正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的跨平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核，也是國內(nèi)首家完全自主自研，自主可控的Windows運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)軟核。

1.MotionRT7具備以下特點(diǎn)：

（1）獨(dú)立軟件安裝，適合各種Windows電腦；綠色免安裝，快速體驗(yàn)；采用硬件綁定的運(yùn)行許可證授權(quán)（未授權(quán)也可試用）；可以方便的配置、啟動(dòng)、連接、模擬運(yùn)行等。

（2）與MotionRT其它版本功能兼容，一次開發(fā)，可快速切換到嵌入式，Linux各種平臺(tái)。

（3）統(tǒng)一函數(shù)庫接口，快速的本地LOCAL接口，運(yùn)動(dòng)函數(shù)調(diào)用快至us級(jí)別，比普通PCI卡快數(shù)十倍。

（4）集成機(jī)器視覺，快速搭建各類運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

（5）強(qiáng)大多卡功能，最多240軸聯(lián)動(dòng)，支持跨卡聯(lián)動(dòng)，脈沖與總線聯(lián)動(dòng)，振鏡與平臺(tái)聯(lián)動(dòng)，輕松實(shí)現(xiàn)位置鎖存/PSO等高級(jí)功能。

2.持續(xù)迭代的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT

MotionRT是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)持續(xù)建設(shè)與發(fā)展的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核，已不斷迭代了7代，從MotionRT1到MotionRT7。

3.MotionRT7采用模塊化軟件架構(gòu)

運(yùn)動(dòng)控制程序、視覺算法、MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制引擎，通過高共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，大大提升運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺的交互效率。用戶自定義功能，融合Gmc、Gear/Cam、Frame、Robotics、CNC等算法，打造用戶的專用控制系統(tǒng)。

4.統(tǒng)一開放的API函數(shù)

統(tǒng)一完善的SDK庫，所有的第三方開發(fā)環(huán)境同一套API接口，跨平臺(tái)的產(chǎn)品架構(gòu)，提高效率，保持兼容性。

5.簡單易用的運(yùn)動(dòng)控制功能

功能特性：

a.點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工；

b.電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、位置鎖存、虛擬軸整加；

c.S曲線加減速，SS曲線加減速，軌跡運(yùn)動(dòng)更柔和；

d.1D/2D/3D高速位置同步輸出PS0，充分滿足視覺飛拍、高速點(diǎn)膠、激光加工；

e.客戶可自定義運(yùn)動(dòng)控制算法或者機(jī)器人正反解算法；

f.方便與第三方視覺配合。

6.開放的EtherCAT與配置調(diào)試工具

ZDevelop具備開放易用的配置，開發(fā)，調(diào)試，診斷等工具。而且ZDevelop是個(gè)綠色免費(fèi)的軟件，具備軸調(diào)試，軸狀態(tài)，示波器等工具。

MotionRT7廣泛支持EtherCAT總線，MotionRT7支持市面上廣泛易用的EtherCAT伺服，EtherCAT步進(jìn)，EtherCAT IO，EtherCAT閥島，EtherCAT傳感器。后續(xù)將持續(xù)完善EtherCAT的配置工具，持續(xù)努力做最好用的運(yùn)動(dòng)控制。

02 MotionRT7的安裝和使用

第一步：安裝驅(qū)動(dòng)程序

1.打開“設(shè)備管理器”，選擇“操作”中的“添加過時(shí)硬件”，并且選擇“手動(dòng)選擇”。

2.點(diǎn)擊“下一頁”。

3.點(diǎn)擊“從磁盤安裝”。

4.選擇驅(qū)動(dòng)器所在的路徑，打開文件夾“driver_signed”，選擇“MotionRt64.sys”。

5.然后一直點(diǎn)擊下一步，直到安裝完成。

注意：驅(qū)動(dòng)更新時(shí)，要從設(shè)備管理器刪除設(shè)備，一定要選擇把驅(qū)動(dòng)文件也刪除。

第二步：運(yùn)行控制臺(tái)程序

1.打開控制臺(tái)程序所在位置，運(yùn)行可執(zhí)行文件“MotionRt710.exe”。

2.點(diǎn)擊“Start”。

第三步：使用ZDevelop軟件鏈接到控制器，進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控

ZDevelop鏈接控制器，軟件版本3.10以上，使用PCI/LOCAL方式進(jìn)行連接。

第四步：網(wǎng)口擴(kuò)展EtherCAT主站協(xié)議

1.查看網(wǎng)絡(luò)連接。

2.選擇用作EtherCAT的網(wǎng)卡，右鍵屬性，安裝協(xié)議。

3.點(diǎn)擊從磁盤安裝，選擇驅(qū)動(dòng)器所在的路徑，打開文件夾”driver_signed”，選擇“MotionRtPacket.inf”。

4.安裝成功后，確認(rèn)MotionRT64 Packet Protocol Driver前面有選上。

在RT控制臺(tái)程序選擇增加AddEcat，這時(shí)能看到對應(yīng)網(wǎng)卡，選擇上，然后啟動(dòng)RT。

自帶PC的網(wǎng)卡EtherCAT有一定的實(shí)時(shí)性，如EtherCAT要提升性能，需要把網(wǎng)口其它的協(xié)議都去掉以提升實(shí)時(shí)性。

如需進(jìn)一步提升實(shí)時(shí)性，請使用正運(yùn)動(dòng)專門的EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032。

更多關(guān)于MotionRT7的參數(shù)設(shè)置以及相關(guān)問題，請參照“MotionRT7說明書”。

相關(guān)資料請上正運(yùn)動(dòng)技術(shù)官網(wǎng)www.zmotion.com.cn或者聯(lián)系正運(yùn)動(dòng)相關(guān)人員。

03 C#進(jìn)行MotionRT7項(xiàng)目的開發(fā)（開發(fā)環(huán)境vs2022）

1.新建C#項(xiàng)目2.導(dǎo)入“Zmcaux.cs”，“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”

（“Zmcaux.cs”放在項(xiàng)目文件中，與bin目錄同級(jí)）

以x64為例，“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin->x64->Debug->net6.0-windows。

3.相關(guān)功能開發(fā)（LOCAL高速接口測試，軸參數(shù)讀取，輸入口狀態(tài)監(jiān)視）

相關(guān)PC函數(shù)介紹

（1）找到需要用到的窗體組件界面。

（2）使用“Label” 組件作為狀態(tài)顯示或其它文本與數(shù)據(jù)的顯示，用“Button” 組件來觸發(fā)相關(guān)的函數(shù)，拖動(dòng)左側(cè)工具箱中對應(yīng)的組件到界面中，并且進(jìn)行屬性或動(dòng)作的配置即可。

（3）最終的界面效果圖如下。

注：使用IP模式連接MotionRT7的時(shí)候，要將ZmotionRT710中的Config配置項(xiàng)Eth num的值設(shè)置為一個(gè)大于0的數(shù)（1-12），輸入的ip為本機(jī)ip，可以在ZDevelop中直接查看。

4.相關(guān)代碼

（1）通過IP鏈接方式的鏈接按鈕的事件處理函數(shù)來連接控制器（IP鏈接方式）。

private void IPConct(object sender, EventArgs e)
{
   //關(guān)閉控制控制器，保證handle為空
   zmcaux.ZAux_Close(handle); 
   //網(wǎng)口方式連接 
   int ret = zmcaux.ZAux_OpenEth(textBox1.Text, out handle);  
   if(ret==0)
   {
       label2.Text = "已鏈接" + textBox1.Text;
       label2.BackColor = Color.Green;
   }
   else
   {
       MessageBox.Show("鏈接失敗，請輸入正確的ip！");
   }
}

（2）通過IP鏈接方式的斷開按鈕的事件處理函數(shù)來斷開控制器，對應(yīng)IP鏈接方式的界面顯示。

private void IPDisConct(object sender, EventArgs e)
{
   //IPDisConct函數(shù)用于斷開控制器的連接，對應(yīng)網(wǎng)口連接方式
   zmcaux.ZAux_Close(handle);
   label2.Text = "未鏈接";
   label2.BackColor= Color.IndianRed; ;
}

（3）通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的事件處理函數(shù)來連接控制器。

private void localConct(object sender, EventArgs e)
{
   //LOCAL方式連接
   int ret = zmcaux.ZAux_FastOpen(5,comboBox2.Text,1000,out handle);                    if (ret == 0)
   {
       label5.Text = "已鏈接" + comboBox2.Text;
       label5.BackColor = Color.Green;
   }
   else
   {
           MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
   }
}

（4）通過LOCAL鏈接方式的斷開按鈕的事件處理函數(shù)來斷開控制器，對應(yīng)LOCAL鏈接方式的界面顯示。

private void localDisConct(object sender, EventArgs e)
{
   //IPDisConct函數(shù)用于斷開控制器的連接，對應(yīng)LOCAL連接方式
   zmcaux.ZAux_Close(handle);
   label5.Text = "未鏈接";
   label5.BackColor = Color.IndianRed; ;
}

（5）通過單條指令交互周期的測試按鈕的事件處理函數(shù)來計(jì)算單條指令的交互周期和總耗時(shí)。

private void run(object sender, EventArgs e)
{
   //run函數(shù)用于測試單條指令交互周期與總耗時(shí)
   float dpos = 0;
   // beforeDT記錄交互指令前的時(shí)刻
   DateTime beforeDT = System.DateTime.Now; 
   for (int i = 0; i < Convert.ToInt32(comboBox3.Text); i++)
   {
       //進(jìn)行n次單指令交互
       zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(handle, 0, ref dpos);
   }
   //afterDT記錄交互指令前的時(shí)刻
   DateTime afterDT = System.DateTime.Now;  
   //計(jì)算beforeDT與afterDT的時(shí)間差
   TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;  
   //將ts轉(zhuǎn)換成ms并顯示（總耗時(shí)）
   label11.Text = (ts.TotalMilliseconds).ToString();       
   //計(jì)算單條指令交互周期并顯示
   label8.Text = ((ts.TotalMilliseconds * 1000) /(Convert.ToInt32(comboBox3.Text))).ToString(); 
   label14.Text = dpos.ToString();
}

（6）通過多條指令交互周期的測試按鈕的事件處理函數(shù)來計(jì)算多條指令的交互周期和總耗時(shí)。

private void runMuch(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 < Convert.ToInt32(comboBox3.Text); i++)
   {
       zmcaux.ZAux_Execute(handle, cmd, cmdBuff, 2048);
   }
   DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
   TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
   label23.Text = (ts.TotalMilliseconds).ToString();
   label16.Text = ((ts.TotalMilliseconds * 1000) / (Convert.ToInt32(comboBox3.Text))).ToString();
   string s = cmdBuff.ToString();
   string[] arrS = new string[20];
   for(int i = 0;i;i++)>

5.運(yùn)行效果

LOCAL鏈接方式的測試（1w次）

5.分析與結(jié)論

以上分別是對IP方式鏈接MotionRT7與LOCAL方式鏈接MotionRT7的指令交互測試，從上面的運(yùn)行效果圖的數(shù)據(jù)顯示來看，可以看出當(dāng)進(jìn)行1w次和進(jìn)行10w次的單指令交互或多指令交互的時(shí)候，LOCAL鏈接的方式進(jìn)行指令交互所需要的單條指令交互時(shí)間（平均5us左右），一次性讀取12個(gè)狀態(tài)的多條指令交互時(shí)間（平均18us左右）都是要比IP鏈接的方式更快（平均31us左右與119us左右）。

其次，我們可以從運(yùn)行結(jié)果看出MotionRT7在LOCAL鏈接的方式下，指令交互的效率也是非常地穩(wěn)定，當(dāng)測試數(shù)量從1w增加到10w時(shí)，單條指令交互時(shí)間與多條指令交互時(shí)間波動(dòng)不大，這將為工藝作業(yè)中穩(wěn)定性提供了極大的保證。

MotionRT7的出現(xiàn)，無非是一次重大的驚喜與升級(jí)，它為我們在進(jìn)行大批量指令交互的過程中，提供了更好的效率與穩(wěn)定性，給生產(chǎn)創(chuàng)造更高的效率與更多的價(jià)值！

相關(guān)的函數(shù)請參照“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊”。

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)Windows實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制軟核（一）：LOCAL高速接口測試之C#，就分享到這里。