1. hpm_motor库使用说明

1.1. 简介

hpm_motor是一个针对电机控制核心算法的库文件，该库旨在通过不断地更新完善，模块化管理具体功能算法；对用户来说不用去关心底层如何实现，加速用户程序开发。

该库目前仅支持在 windows 操作系统下使用。

1.2. 库的添加

1.2.1. 库内容

HPM电机库包含如下内容：

包含函数声明，宏声明，结构体声明的头文件
包含初始化配置函数和实时运行函数的.a文件
一个demo示例，展示HPM MOTOR库使用
文档

1.2.2. 如何添加库

如需使用库里面的一些功能，请先将库添加工程下引用，具体引用流程如下：

（1）将hpm_motor文件添加到middleware分支下

（2）工程引用hpm_motor库

（3）新建工程，打开工程后可以看到hpm_motor库被工程引用

（4）工程编译

这里要说说明一下：hpm_motor 库文件使用，同时支持 gcc 以及 andes 工具链。

1.3. 库功能说明

当前1.0版电机库，支持轨迹规划算法函数接口调用，其他算法功能会迭代更新完善。用户使用之前请先调用版本号函数接口获取版本号，与.a文件显示的版本号核对。

1.3.1. 轨迹规划算法

电机在启停时，速度存在阶跃的情况。电机速度的突变可能会导致电流过载。所以通常用加减速控制算法来规划电机速度。

libhpm_motor.a中使用的轨迹规划算法是S型曲线，其核心是通过可变加加速度大小来控制加速度的变化，保证加速度不突变，使得加减速的速度曲线平滑，以此达到电机平稳运行的目的。

1.3.1.1. 功能简介

S型曲线主要由加速段（T_a），匀速段段（T_v），减速段（T_d）三大部分组成。加速段又分为加加速（T_j1）、匀加速、减加速（T_j1），减速度段分为加减速（T_j2）、匀减速和减减速（T_j2），一共七段如图1所示，其中，v_max为系统最大加速，v_0为起始速度，v_1为终止速度，a_max为系统最大加速度，a_min为系统最大减速度，j_max为系统最大加加速度，j_min为系统最大减减速度。

1.3.1.2. 接口说明

（1）入口参数

	名称	说明
轨迹生成配置参数CMDGENE_INPUT_PARA	CMDGENE_POSCFG_PARA	位置模式下
轨迹生成配置参数CMDGENE_INPUT_PARA	CMDGENE_VELCFG_PARA	速度模式下
中间变量	CMDGENE_USER_PARA
输出变量	CMDGENE_OUTPUT_PARA	位置/速度/加速度/加速度序列

（2）结构体成员

结构体		描述	单位
CMDGENE_POSCFG_PARA	q0	起始位置	uint
CMDGENE_POSCFG_PARA	q1	绝对运动位置	uint
CMDGENE_POSCFG_PARA	v0	起始速度一般设置为0	uint/s
CMDGENE_POSCFG_PARA	v1	终止速度一般设置为0	uint/s
CMDGENE_POSCFG_PARA	vmax	最大速度	uint/s
CMDGENE_POSCFG_PARA	amax	最大加速度	uint/s/s
CMDGENE_POSCFG_PARA	jmax	最大加加速度	uint/s/s/s
CMDGENE_POSCFG_PARA	cyclecnt	往返次数
CMDGENE_POSCFG_PARA	cycletype	运动类型
CMDGENE_POSCFG_PARA	dwelltime	往返停歇时间	ms
CMDGENE_POSCFG_PARA	isr_time_s	更新位置序列的中断时间	s
CMDGENE_VELCFG_PARA	q0	起始位置	uint
CMDGENE_VELCFG_PARA	Tv	匀速时间	s
CMDGENE_VELCFG_PARA	v0	起始速度一般设置为0	uint/s
CMDGENE_VELCFG_PARA	v1	终止速度一般设置为0	uint/s
CMDGENE_VELCFG_PARA	vmax	最大速度	uint/s
CMDGENE_VELCFG_PARA	amax	最大加速度	uint/s/s
CMDGENE_VELCFG_PARA	jmax	最大加加速度	uint/s/s/s
CMDGENE_VELCFG_PARA	isr_time_s	更新位置序列的中断时间	s
CMDGENE_OUTPUT_PARA	poscmd	位移指令	uint
CMDGENE_OUTPUT_PARA	velcmd	速度指令	uint/s
CMDGENE_OUTPUT_PARA	acccmd	加速度指令	uint/s/s

注：单位uint一般为r，count

（3）函数接口

函数接口名称	说明	调用状态
pos_cmd_gene	位置模式下，位置/速度序列更新	中断函数内调用
vel_cmd_gene	速度模式下，速度序列更新	中断函数内调用
cmd_gene_disable	轨迹规划重置	轨迹规划结束后重置

1.3.1.3. 使用方法

轨迹规划算法分为五步：

Step1：添加库头文件。C头文件“libhpm_motor.h”包含库使用的函数声明和结构体声明。在主C文件的顶部添加以下行:

#include “libhpm_motor.h”

.h文件在hpm_app\middleware\hpm_motor\inc下。

Step2：在”{ProjectName}-Main.c”文件中定义轨迹规划结构体全局变量。

CMDGENE_PARA cmdpar=0;

Step3：用户根据运行模式，运动方式，运动参数对配置参数结构体的各成员赋值

cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.q0 = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.q1 = 20;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.v0 = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.v1 = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.vmax = 10;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.amax = 100;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.jmax = 1000;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.cyclecnt = 1
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.cycletype = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.dwelltime = 500;
cmdpar.cmdgene_in_par.poscfgpar.isr_time_s = 1;

cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.q0 = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.Tv = 5;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.v0 = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.v1 = 0;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.vmax =10;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.amax = 100;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.jmax = 1000;
cmdpar.cmdgene_in_par.velcfgpar.isr_time_s = 1;

Step4：根据运行模式在中断内分别调用对应轨迹规划函数

速度模式下，调用函数vel_cmd_gene

位置模式下，调用函数 pos_cmd_gene

Step5：轨迹规划重置

cmd_gene_disable

调用该函数重置轨迹规划中间变量，以便再次对用户指定的PTP运动的起点，终点，速度规划算法。

1.3.1.4. 配置示例

为了方便大家更快捷的对此功能了解使用，这里记录了一些基础配置下速度曲线，位置曲线供大家参考，具体如下表所示。

运行模式	绝对位置r	速度r/s	加速度r/s/s	加加速度r/s/s/s	匀速时间s	运动模式	运行次数	中断	示意图
速度	0	10	100	1000	10	/	/	1ms	图1
速度	0	10	10	100	10	/	/	1ms	图2
位置	20	10	100	1000	/	0：连续	/	1ms	图3
位置	20	10	100	1000	/	1：单次	/	1ms	图4
位置	20	10	100	1000	/	2：多次	2	1ms	图5