在 两轴机械臂+机械爪整体控制板设计与机械爪控制调试 双轴机械臂的控制中，使用了基于 BH38旋转编码器初步测试 作为两个关节的运动角度测量，但是由于BH38传感器采用了MODBUS协议，所使用的串口波特率（19200）无法改变，致使解读读取的时间大约是10ms（具体读取信号波形参见 BH60绝对位置编码器测试 ），这对于机械臂运动动态调整造成了困难。

在 闭环步进电机平顺控制算法： 42HS48EIS，57HS 对于角度读取的时间延迟采用了补偿的方法，虽然有一定的效果，但是还是没有被彻底解决控制的平顺问题。

下面测试ST-3806-15-RS角度传感器，希望解决以下问题：

能够将角度读取的时间缩短到1ms左右；
角度的分辨率提高到15bit。

■ 编码器ST-3806-15-RS

编码器的基本资料参加： ST-3806系列单圈编码器说明书 。
对于编码器的测试参见： ST-3806系列单圈编码器测试说明 。

1.基本信息

型号：ST-3806-15-RS
工作电压：DC5-24V
接口定义：

红/RD	黑/BK	绿/GN	黄/YE	白/WH
+5~24V	0V	485A+	485B-	SET

出品公司：上海默马科技有限公司

^{▲ 角度编码器 ST-3806-15-RS}

01测试电路板设计

对于博文中 基于STC8H1K28的双轴机械臂驱动模块 的模块进行修正。在传感器接口处增加一个管脚（设置SET），形成新的传感器读写模块。

下面对应的电路板设计和软件设计。

1. SCH和PCB¹

^{^{▲ #zxhn 01测试电路设计}}

2.软件工程文件²

^{单片机的软件工程文件采用与基于STC8H1K28的双轴机械臂驱动模块相同的工程文件进行测试。但是由于原来的模块中存在着旧的代码，程序体积过大，所以建立新的测试软件³。}

02软件初步调试

1.设置UART2波特率

//------------------------------------------------------------------------------
void SetUART2Baud(unsigned long lnBaud) {unsigned long lnNumber;unsigned int nNumber;lnNumber = OSC_FREQUENCY;lnNumber /= lnBaud * 4;nNumber = 0xffff - (unsigned int)lnNumber;T2H = nNumber >> 8;T2L = nNumber & 0xff;
}

下面是SetUART2Baud(9600)对应的TXD2的波形。

^{▲ 波特率=9600的波形}

2.ST3806子函数

(1) 设置ST3806波特率

else IFARG0("sb115200") {printf("Set ST3806 baud 115200:\r\n");ON(ST3806_SET1_PIN);WaitTime(3000);OFF(ST3806_SET1_PIN);WaitTime(1000);SetUART2Baud(9600);ucRet = ST3806SetBaud115200();printf("Set Result: %bd\r\n", ucRet);SetUART2Baud(115200);

请注意，在前面设置波特率前，设置SET管脚为高电平3秒钟，以保证ST3806被初始化为缺省的9600波特率。

如下是在115200下读写485总线波形。时间长度大约是2.2ms.

^{▲ 读取数据的485总线波形}

(2) 读取ST3806角度

ST3806的角度值是在寄存器地址00（0x00），前后两个字节（高端字节在前）表示了一个15bit的角度值。

//------------------------------------------------------------------------------
unsigned int ST3806Buffer2Number(void) {unsigned int nNumber;nNumber = g_ucST3806Buffer[3];nNumber = (nNumber << 8) + g_ucST3806Buffer[4];return nNumber;
}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned int ST3806ReadNumber(unsigned char ucChannel) {ST3806SetChannel(ucChannel);ST3806ReadData2Buffer();return ST3806Buffer2Number();
}

在读取时间上，ST3806返回数据的时刻具有某种随机性。这一点在控制方面需要谨慎。

^{▲ 读取时间的不确定性}

在快速读取的时候，这种结果的返回抖动则更加的明显。结果的抖动时间前后大约1.5ms左右。

^{▲ 在快速读取的时候，这种结果返回的抖动更加明显}

03C51代码

/*
**==============================================================================
** ST3806.C:             -- by Dr. ZhuoQing, 2020-09-14
**
**==============================================================================
*/#include "C51BASIC.H"
#include "STC8H.H"//------------------------------------------------------------------------------
#define ST3806_GLOBALS        1              // Define the global variables
#include "ST3806.H"//------------------------------------------------------------------------------//------------------------------------------------------------------------------
void ST3806Init(unsigned char ucAddress) {OFF(ST3806_DIR1_PIN);PM_PP(ST3806_DIR1_PIN);OFF(ST3806_DIR2_PIN);PM_PP(ST3806_DIR2_PIN);OFF(ST3806_SET1_PIN);PM_PP(ST3806_SET1_PIN);OFF(ST3806_SET2_PIN);PM_PP(ST3806_SET2_PIN);g_ucST3806Address = ucAddress;    g_ucST3806Channel = ST3806_CHANNEL_1;
}//------------------------------------------------------------------------------
void ST3806SetChannel(unsigned char ucChannel) {g_ucST3806Channel = ucChannel;OFF(ST3806_DIR1_PIN);OFF(ST3806_DIR2_PIN);
}void ST3806DirON(void) {if(g_ucST3806Channel == ST3806_CHANNEL_1) {OFF(ST3806_DIR2_PIN);ON(ST3806_DIR1_PIN);} else {OFF(ST3806_DIR1_PIN);ON(ST3806_DIR2_PIN);        }}void ST3806DirOFF(void) {OFF(ST3806_DIR2_PIN);OFF(ST3806_DIR1_PIN);
}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned int ModbusCRC(unsigned char * pByte, int nLength) {unsigned int nCRC;unsigned int i;unsigned char ucByte, j;nCRC = 0xffff;for(i = 0; i < nLength; i ++) {ucByte = *(pByte + i);nCRC ^= (unsigned int)ucByte;for(j = 0; j < 8; j ++) {if((nCRC & 0x1) != 0) {nCRC >>= 1;nCRC ^= 0xA001;} else nCRC >>= 1;}        }return nCRC;
}//------------------------------------------------------------------------------
void ST3806AppendCRC(unsigned char ucLength) {unsigned int nCRC;nCRC = ModbusCRC(g_ucST3806Buffer, ucLength);g_ucST3806Buffer[ucLength + 1] = (unsigned char)(nCRC >> 8);g_ucST3806Buffer[ucLength] = (unsigned char)nCRC;
}//------------------------------------------------------------------------------
void ST3806SendBuffer(unsigned char ucLength) {unsigned char i;ST3806AppendCRC(ucLength);ST3806DirON();for(i = 0; i < ucLength + 2; i ++) {UART2SendChar(g_ucST3806Buffer[i]);}ST3806DirOFF();UART2_CLEAR;}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned char ST3806SetBaud115200(void) {unsigned char i, c;g_ucST3806Buffer[0] = g_ucST3806Address;g_ucST3806Buffer[1] = 0x10;g_ucST3806Buffer[2] = 0x0;g_ucST3806Buffer[3] = 0x3;g_ucST3806Buffer[4] = 0x0;g_ucST3806Buffer[5] = 0x1;g_ucST3806Buffer[6] = 0x2;g_ucST3806Buffer[7] = 0x0;g_ucST3806Buffer[8] = 0x5;ST3806SendBuffer(9);for(i = 0; i < 100; i ++) {if(UART2ReceChar(&c) == 0) break;}if(i < 100)g_ucST3806Buffer[0] = c;else return 1;
/*        for(i = 1; i < 8; i ++) {if(UART2ReceChar(&c)) return 10+i;g_ucST3806Buffer[i] = c;}
*/   return 0;
}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned char ST3806ReadData2Buffer(void) {unsigned char i, c;g_ucST3806Buffer[0] = g_ucST3806Address;g_ucST3806Buffer[1] = 0x3;g_ucST3806Buffer[2] = 0x0;g_ucST3806Buffer[3] = 0x0;g_ucST3806Buffer[4] = 0x0;g_ucST3806Buffer[5] = 0x1;ST3806SendBuffer(6);g_ucST3806Buffer[3] = 0x0;g_ucST3806Buffer[4] = 0x0;g_ucST3806Buffer[5] = 0x0;g_ucST3806Buffer[6] = 0x0;for(i = 0; i < 10; i ++) {if(UART2ReceChar(&c) == 0) break;}if(i < 10)g_ucST3806Buffer[0] = c;else return 1;for(i = 1; i < 9; i ++) {if(UART2ReceChar(&c)) return 1;g_ucST3806Buffer[i] = c;}return 0;}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned char ST3806ReadConfig2Buffer(void) {unsigned char i, c;g_ucST3806Buffer[0] = g_ucST3806Address;g_ucST3806Buffer[1] = 0x3;g_ucST3806Buffer[2] = 0x0;g_ucST3806Buffer[3] = 0x0;g_ucST3806Buffer[4] = 0x0;g_ucST3806Buffer[5] = 0x3;ST3806SendBuffer(6);for(i = 0; i < 10; i ++) {if(UART2ReceChar(&c) == 0) break;}if(i < 10)g_ucST3806Buffer[0] = c;else return 1;for(i = 1; i < 11; i ++) {if(UART2ReceChar(&c)) return 1;g_ucST3806Buffer[i] = c;}return 0;
}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned int ST3806Buffer2Number(void) {unsigned int nNumber;nNumber = g_ucST3806Buffer[3];nNumber = (nNumber << 8) + g_ucST3806Buffer[4];return nNumber;
}//------------------------------------------------------------------------------
unsigned int ST3806ReadNumber(unsigned char ucChannel) {ST3806SetChannel(ucChannel);ST3806ReadData2Buffer();return ST3806Buffer2Number();
}//==============================================================================
//                END OF THE FILE : ST3806.C
//------------------------------------------------------------------------------

/*
**==============================================================================
** ST3806.H:            -- by Dr. ZhuoQing, 2020-09-14
**
**  Description:
**
**==============================================================================
*/
#ifndef __ST3806__
#define __ST3806__
//------------------------------------------------------------------------------
#ifdef ST3806_GLOBALS#define ST3806_EXT
#else#define ST3806_EXT extern
#endif // ST3806_GLOBALS
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================//------------------------------------------------------------------------------//------------------------------------------------------------------------------
#define ST3806_ADDRESS          1
#define ST3806_DIR1_PIN         1, 2
#define ST3806_DIR2_PIN         1, 3
#define ST3806_SET1_PIN         2, 4
#define ST3806_SET2_PIN         2, 3 //==============================================================================
void ST3806Init(unsigned char ucAddress);         // ucAddress: Default is 1#define ST3806_CHANNEL_1        0
#define ST3860_CHANNEL_2        1ST3806_EXT unsigned char g_ucST3806Channel;
void ST3806SetChannel(unsigned char ucChannel);
void ST3806DirON(void);
void ST3806DirOFF(void);//------------------------------------------------------------------------------
#define ST3806_BUFFER     16ST3806_EXT unsigned char xdata g_ucST3806Buffer[ST3806_BUFFER];
ST3806_EXT unsigned char xdata g_ucST3806Address;unsigned int ModbusCRC(unsigned char * pByte, int nLength);
void ST3806AppendCRC(unsigned char ucLength);//------------------------------------------------------------------------------
void ST3806SendCharBuffer(unsigned char ucLength);unsigned char ST3806ReadData2Buffer(void);
unsigned char ST3806ReadConfig2Buffer(void);unsigned int ST3806Buffer2Number(void);//------------------------------------------------------------------------------
unsigned int ST3806ReadNumber(unsigned char ucChannel); // Return about 2ms(&115200bps)unsigned char ST3806SetBaud115200(void);//==============================================================================
//             END OF THE FILE : ST3806.H
//------------------------------------------------------------------------------
#endif // __ST3806__

※ 附录

■ 相关文献链接:

两轴机械臂+机械爪整体控制板设计与机械爪控制调试
BH38旋转编码器初步测试
BH60绝对位置编码器测试
闭环步进电机平顺控制算法： 42HS48EIS，57HS
ST-3806系列单圈编码器说明书
ST-3806系列单圈编码器测试说明
基于STC8H1K28的双轴机械臂驱动模块:步进电机42HS348E,BH32角度传感器

设计AD工程文件:AD\XQWF\2020\机械臂\CNT2AXESCLAWSTC8H.SchDoc ↩︎
单片机软件工程文件:C51\STC\Project\XQWF\2020\STC8H2AXES\STC8H2AXES.uvproj ↩︎
新建的测试C51工程文件:C51\STC\Project\XQWF\2020\TestST3806\TestST3806.uvproj ↩︎

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角度编码器 ST-3806-15-RS

■ 编码器ST-3806-15-RS

1.基本信息

01测试电路板设计

1. SCH和PCB¹

2.软件工程文件²

02软件初步调试

1.设置UART2波特率

2.ST3806子函数

(1) 设置ST3806波特率

(2) 读取ST3806角度

03C51代码

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