关于GIM8018-9

GIM8018-9是伺泰威公司推出了一款行星减速电机，基于MIT协议。本文所使用的是24V的，额定扭矩为8.78Nm。

使用上位机进行电机调试

伺泰威官方开发了上位机，能够用于更改电机参数，例如ID、Kp、Kd，手动调节参数发送到电机上执行，便于进行电机调试。电机有几个控制模式：

• Motor Mode：选择电机模式后，电机会开始接收上位机的命令，并根据所给定的参数运行。
• Reset Mode：选择复位模式后，电机会退出电机模式，在该模式下，电机不会接收任何上位机发送的控制参数。
• ZeroPosition：用于设置电机的机械零位置。
• MotorTest：用于运行设置好的测试，执行逻辑为：电机的机械位置置零，发送控制参数：Position=6.28，Velocity=0.0，Kp=15.0，Kd=0.2，Torque=0.0，结果是让电机外转子转一圈。

除此之外，上位机右下角还有命令转换工具，可以直观地看到所设定的控制参数如何转换为8位的数据包，再通过CAN通信发送到电机的。

使用上位机进行调试需要使用伺泰威的USB转CAN，否则无法检测出固件库，无法调试，tb链接：

https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=901423286567

使用STM32H723进行开发

这部分官方提供的资料比较少，主要是一个基于STM32F0的测试例程以及《USB2CAN使用说明文档》。本文使用的是达妙科技推出的基于STM32H7的电机开发板DM-MC02进行开发（开发板麻雀虽小五脏俱全，使用过后爱不释手）。

关于开发板的基本配置以及FDCAN配置这里就不赘述了，不太清楚的同学可以学习大佬的文章，FDCAN的各种配置、消息的发送和接收等等都讲得非常详细：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/714301640

由于需要使用两个电机，我这里使能了FDCAN1和FDCAN2两路CAN，都配置成1Mbps，记得一定要开启接收中断。

配置完开发板后，将官方提供的测试例程中的can_comm.c以及对应的头文件移植到工程下。这个BSP主要有两个关键函数，一个用于设定电机的控制模式，另一个用于设定电机的参数。

void Can1Comm_ControlCmd(uint8_t cmd)
{
    uint8_t buf[8] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00};
    switch(cmd)
    {
        case CMD_MOTOR_MODE:
            buf[7] = 0xFC;
            break;
        
        case CMD_RESET_MODE:
            buf[7] = 0xFD;
        break;
        
        case CMD_ZERO_POSITION:
            buf[7] = 0xFE;
        break;
        
        default:
        return; /* 直接退出函数 */
    }
    FDCAN1_Send_Msg(buf, CAN_SLAVE_ID);
}

• 该函数主要是用于设定电机的控制模式。根据上文可知，电机需要先进入Motor Mode才能接收控制参数。因此在发送控制参数之前，需要先对电机进行使能（一般都需要使能）。

/**
  * @brief  Can总线发送控制参数
  * @param
  * @retval 
  */
void Can1Comm_SendControlPara(float f_p, float f_v, float f_kp, float f_kd, float f_t)
{
    uint16_t p, v, kp, kd, t;
    uint8_t buf[8];
    
    /* 限制输入的参数在定义的范围内 */
    LIMIT_MIN_MAX(f_p,  P_MIN,  P_MAX);
    LIMIT_MIN_MAX(f_v,  V_MIN,  V_MAX);
    LIMIT_MIN_MAX(f_kp, KP_MIN, KP_MAX);
    LIMIT_MIN_MAX(f_kd, KD_MIN, KD_MAX);
    LIMIT_MIN_MAX(f_t,  T_MIN,  T_MAX);
    
    /* 根据协议，对float参数进行转换 */
    p = float_to_uint(f_p,      P_MIN,  P_MAX,  16);            
    v = float_to_uint(f_v,      V_MIN,  V_MAX,  12);
    kp = float_to_uint(f_kp,    KP_MIN, KP_MAX, 12);
    kd = float_to_uint(f_kd,    KD_MIN, KD_MAX, 12);
    t = float_to_uint(f_t,      T_MIN,  T_MAX,  12);
    
    /* 根据传输协议，把数据转换为CAN命令数据字段 */
    buf[0] = p>>8;
    buf[1] = p&0xFF;
    buf[2] = v>>4;
    buf[3] = ((v&0xF)<<4)|(kp>>8);
    buf[4] = kp&0xFF;
    buf[5] = kd>>4;
    buf[6] = ((kd&0xF)<<4)|(t>>8);
    buf[7] = t&0xff;
    
    /* 通过CAN接口把buf中的内容发送出去 */
    FDCAN1_Send_Msg(buf, CAN_SLAVE_ID);
}

• 该函数主要是将控制参数发送到电机驱动板上。主要流程就是将函数输入参数进行限幅，随后对float类型的参数转换为uint类型，随后对数据进行打包，最后通过CAN发送函数发送给电机（从这段官方给出的代码中可以知道发送的数据包是如何定义的）。

在can_comm.c中还定义了CAN接收中断的回调函数：

/**
  * @brief  CAN接口接收数据
  * @param
  * @retval 
  */
void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
    uint16_t tmp_value;
    
    CAN_RxHeaderTypeDef RxHead; /**!< can通信协议头 */
    uint8_t data[8];
    HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxHead, data);
    
    if(data[0] == CAN_SLAVE_ID)
    {
        tmp_value = (data[3]<<4)|(data[4]>>4);
        CurVelocity = uint_to_float(tmp_value, V_MIN, V_MAX, 12);
    }
}

• 逻辑就是通过中断接收电机的反馈数据，随后对反馈数据进行解码。在这里速度反馈是通过一个12位的无符号整数进行存储的，是从两个字节中提取一个中间跨字节的12位（高位+低位）数据，这在通信协议的自定义压缩格式中很常见。为了便于理解，这里对这一过程进行分解：

假设：
data[3] = 0b10101010;   // 高8位
data[4] = 0b11001100;   // 用高4位 = 1100

(data[3] << 4)
= 0b10101010 << 4
= 0b101010100000          // 高8位向左移4位，占据高12位的前8位

(data[4] >> 4)
= 0b11001100 >> 4
= 0b00001100              // 提取低4位，补齐

组合：
tmp_value = 0b101010100000 | 0b00001100
          = 0b101010101100   // 总共12位

但是这个函数只含有Velocity，没有其他数据的获取。在看官方提供的资料时并没有找到该数据包的格式，而我这里又需要电机的Torque，从而实现力矩控制。中间是通过反复的调试，完善了其他反馈数据的获取方式。

• 整个接收数据包是由一个8个字节的数组存储的，每个字节有8位。
• 第一个字节用来存储电机ID。
• 第二、三字节用来存储电机的Position，因此位置信息是通过一个16位的无符号整数进行存储的。
• 第四字节和第五字节的高4位用来存储电机的Velocity，对应上文的代码。
• 第五字节的低4位置和第六字节用来存储电机的Torque，也是通过一个12位的无符号整数进行存储的。
• 第七和第八字节分别用来存储Kp、Kd，通过一个8位的无符号整数进行存储的。

参照以上定义，就可以通过CAN接收中断进行电机数据接收并解码数据包得到电机Torque了：

void HAL_FDCAN_RxFifo0Callback(FDCAN_HandleTypeDef *hfdcan, uint32_t RxFifo0ITs)
{
	
	if (hfdcan == &hfdcan1)
	{
		uint16_t tmp_value;
		
		FDCAN1_Receive_Msg((uint8_t *)data);
		
		if(data[0] == CAN_SLAVE_ID)
		{
//			tmp_value = (data[3]<<4)|(data[4]>>4);
//			Can1MotorCurVelocity = uint_to_float(tmp_value, V_MIN, V_MAX, 12);
			tmp_value = ((data[4] & 0x0F) << 8) | data[5];
			Can1MotorCurTorque = uint_to_float(tmp_value, T_MIN, T_MAX, 12);
		}
	}
	
	if (hfdcan == &hfdcan2)
	{
		uint16_t tmp_value;
		
		
		FDCAN2_Receive_Msg((uint8_t *)data);
		
		if(data[0] == CAN_SLAVE_ID)
		{
			tmp_value = (data[3]<<4)|(data[4]>>4);
			Can2MotorCurVelocity = uint_to_float(tmp_value, V_MIN, V_MAX, 12);
		}
	}
}

完整的工程我已经上传到Github，链接在下面。希望能够帮助到使用同款电机的同学。除此之外，工程还包含十轴IMU的数据获取（JY901B，含有气压计），以及LCD屏幕的初始化，便于通过屏幕进行调试。

https://github.com/Xianhl25/GIM8018-9_DM02_DoubleFDCAN.git

更改电机ID

之前一直分别使用两路CAN控制两个电机，但是之后需要使用一路CAN同时接收两个电机的数据，因此需要对其中一个电机更改ID，这里补充一下电机ID更改的步骤，也感谢商家客服的及时解答。

为了修改电机ID，需要使用一个MX1.25 3P的连接线与电机驱动板的串口连接：

接下来通过TTL转串口向电机驱动板的串口发送命令。首先将TTL转串口连接到电脑上，配置波特率为921600，然后先打开串口，再给电机上电。这时候就会收到以下信息：

鼠标点击上位机上方空白区域，键盘输入s，进入设置：

同样，鼠标点击上位机上方空白区域，键盘依次输入i、2以及Enter，就能够将电机的ID改为2：

至此，电机的ID修改成功。

参考

https://www.steadywin.cn/pd.jsp?id=15&fromColId=0#_pp=0_643_3
《USB2CAN使用说明文档》