SF Motor Control

SF Motor Control 是一个基于 C++ 的电机控制项目，用于通过 CAN 总线与 SF 系列电机控制器通信，实现对电机的精确控制。

项目概述

该项目提供了通过 CAN 总线控制 SF 系列电机的功能，支持电机使能、失能、零位设置以及 MIT（Motor Identity Transform）控制模式等功能。MIT 控制模式允许用户直接设定电机的位置、速度、Kp和Kd等参数。

项目同时提供了 C++ 和 Python 两种语言的实现

功能特点

• 支持 SF 系列电机的完整控制（使能/失能/零位设置）
• 实现 MIT 控制模式，可精确控制电机位置、速度和力矩
• 支持多电机控制（最多 4 个电机）
• 提供实时反馈，可以读取电机的实际位置、速度和扭矩
• 同时提供 C++ 和 Python 实现

硬件要求

• 支持 CAN 总线的主机系统（如 Jetson Nano、树莓派等）
• SF 系列电机及相应的驱动器
• CAN 总线收发器
• 正确连接的 CAN 总线网络

软件依赖

C++ 版本

• C++17 兼容的编译器（如 GCC 7+）
• CMake 3.10+
• Linux 系统（需要 socketCAN 支持）

Python 版本

• Python 3.6+

使用方法

在运行之前，请确保系统已经正确配置了 CAN 接口。例如，对于 can0 接口：

sudo ip link set can0 up type can bitrate 1000000
sudo ip link set can0 up

C++ 版本

cd build
cmake ..
make

编译后的可执行文件将位于 build/sfmotor_control。运行程序：

./sfmotor_control

程序默认会控制 ID 为 0x01 的电机，在运行过程中可以通过键盘输入目标角度值，单位rad。同时接收电机角度，角速度的反馈数据。

Python 版本

Python 脚本位于 script/ 目录中，可以直接运行无需编译。

python main.py 

程序默认会控制 ID 为 0x01 的电机，在运行过程中可以通过键盘输入目标角度值，单位rad。同时接收电机角度，角速度的反馈数据。

代码结构

SFmotor_control/
├── include/                  # 头文件及实现文件
│   ├── CAN_comm.cpp          # CAN 通信实现
│   ├── CAN_comm.h            # CAN 通信接口定义
│   ├── CAN_twai.cpp          # TWAI 协议实现
│   └── CAN_twai.h            # TWAI 协议接口定义
├── script/                   # Python 控制脚本
│   ├── __init__.py
│   ├── main.py               # Python 示例主程序
│   └── sf_can_controller.py  # Python CAN 控制器实现
├── src/                      # C++ 主程序源码
│   ├── config.h              # 配置和数据结构定义
│   └── main.cpp              # 主控制程序
└── CMakeLists.txt            # CMake 构建配置

通信协议

项目实现了针对 SF 系列电机的专用 CAN 通信协议：

• 使用标准 CAN 帧（11 位标识符）
• 支持多种功能码（NMT、RPDO、TPDO 等）
• MIT 控制模式采用专有数据格式

主要功能码

功能码	值	用途
NMT	0x000	网络管理
RPDO1	0x200	实时过程数据输出
TPDO1	0x180	实时过程数据输入

控制命令

1. 使能命令：通过 NMT 功能码发送使能信号
2. 失能命令：通过 NMT 功能码发送失能信号
3. MIT 控制命令：通过 RPDO1 发送位置、速度、Kp、Kd 和扭矩参数

API 参考

C++ API

主要函数包括：

• CANInit() - 初始化 CAN 接口
• enable(uint8_t nodeID) - 使能指定 ID 的电机
• disable(uint8_t nodeID) - 失能指定 ID 的电机
• sendMITCommand(uint8_t nodeID, MIT command) - 发送 MIT 控制命令
• recCANMessage() - 接收 CAN 消息

Python API

主要类和方法：

• MotorController 类
  • enable() - 使能电机
  • disable() - 失能电机
  • send_mit_command(pos, vel, kp, kd, tor) - 发送 MIT 控制命令
  • poll_rx() - 轮询接收 CAN 消息

注意事项

1. 在运行程序前必须确保 CAN 接口已经正确配置并启动
2. 电机控制涉及大功率设备，请注意电气安全
3. 项目目前假设 CAN 接口名称为 can0，如有不同请修改源代码
4. 控制参数（如 Kp、Kd）需要根据具体应用场景进行调整

故障排除

常见问题及解决方案：

1. 无法打开 CAN 接口

   • 检查是否正确配置并启动了 CAN 接口
   • 确认使用的接口名称是否匹配（默认为 can0）

2. 无法与电机通信

   • 检查 CAN 总线物理连接
   • 确认电机 ID 设置是否正确
   • 验证 CAN 波特率设置是否匹配

3. 控制效果不佳

   • 调整 PID 参数（Kp、Kd）
   • 检查电机和负载的机械连接
   • 确保供电电压稳定