通信协议之多摩川编码器协议
前言
学习永无止境！本篇是通信协议之多摩川编码器协议，主要介绍RS485硬件层以及软件层帧格式。
注：本文章为学习笔记，部分图片与文字来源于网络/应用手册，如侵权请联系！谢谢！
一、多摩川协议概述
1.1 多摩川协议简介
多摩川协议是基于485硬件接口的标准NRZ协议，通讯波特率为固定的2.5MHz，所以其硬件接口也就只有数据线(data wire)和电源线(supply wire)，不需要时钟线(clk wire)。
| 内容 | 规格 |
|---|---|
| 传送方式 | 半双工串行通信 |
| 同步方式 | 起止同步（1bit起始、8bit数据、1bit停止） |
| 通信波特率 | 2.5Mbps |
| 传送顺序 | LSB在前 |
| 传送代码 | NRZ |
| 传送错误校验方式 | CRC-8（X^8 + 1） |
1.2 RS485简介
- 简介：RS485是半双工异步串行通信，其使用差分信号，逻辑1（压差在 +2V～+6V ），逻辑0（压差在 -2V～-6V ）；
- 发送与接收：使用 485 收发器来转换 TTL 电平和 RS485 电平，发送数据时，串口控制器的 TX 信号经过收发器转换成差分信号传输到总线上，接收数据时，收发器把总线上的差分信号转化成 TTL 信号通过 RX 引脚传输到串口控制器中。
- 硬件原理图
| 引脚名称 | 功能 |
|---|---|
| RO | 接RX，输出引脚 |
| RE | 接收使能（低电平有效） |
| DE | 发送使能（高电平有效） |
| DI | 接TX，输入引脚 |
| A | 同向输入/输出 |
| B | 反向输入/输出 |
| VCC | +3.3V |
| GND | GND |
二、多摩川协议帧详解
2.1 数据帧构成
- 命令字（Command）格式：1bit起始、3bit固定、4bit数据ID、1bit校验、1bit停止；
| 数据位 | 校验位 | ID | 命令字 | 作用 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CC0 | CC1 | CC2 | CC3 | CC4 | |||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x02 | 获取一圈数据 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0x8A | 获取多圈数据 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0x92 | 获取编码器编号 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0x1A | 获取全部数据 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6 | 0x32 | 写EEPROM |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | D | 0xEA | 读EEPROM |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 7 | 0xBA | 重置ERROR |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 8 | 0xC2 | 重置圈数 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | C | 0x62 | 重置圈数+EEPROM |
- 数据字（Data）格式：1bit起始、8bit数据、1bit停止、低位先行；
- 状态字（State）格式：1bit起始、4bit信息(默认0)、2bitERROR、2bitALARM、1bit停止；
| 数据位 | bit | 内容 |
|---|---|---|
| ea0 | 1 | 计数错误 |
| ea1 | 1 | 具体有过热、多圈、电池灯报警 |
| ca0 | 1 | 请求帧偶校验错误 |
| ca1 | 1 | 请求帧分隔符错误 |
- 警报字（ALMC）格式：1bit起始、8bit报警、1bit停止；
| 数据位 | bit | 内容 |
|---|---|---|
| dn0 | 1 | 速度异常 |
| dn1 | 1 | 超速 |
| dn2 | 1 | 计数错误 |
| dn3 | 1 | 多圈计数器溢出 |
| dn4 | 1 | 过热 |
| dn5 | 1 | 多圈错误 |
| dn6 | 1 | 电池错误 |
| dn7 | 1 | 电池警报 |
- EEPROM地址格式：ADDX：0x00~0x1E，BUSY：读写状态；
- 校验（CRC）格式：G(x) = X^8 + 1 (X = rc0 ~ rc7)；
2.2 数据帧格式
2.2.1 获取编码器数据
- 发送数据：CMD；
- 接收数据：CMD+STS+(D0~D7)+CRC;
- CMD与(D0~D7)的关系如下：ABS0~ABS2(单圈)，ABM0~ABM2(多圈)；
| CMD | D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0x02 | ABS0 | ABS1 | ABS2 | |||||
| 0x8A | ABM0 | ABM1 | ABM2 | |||||
| 0x92 | ENID | |||||||
| 0x1A | ABS0 | ABS1 | ABS2 | ENID | ABM0 | ABM1 | ABM2 | ALMC |
| 0xBA | ABS0 | ABS1 | ABS2 | |||||
| 0xC2 | ABS0 | ABS1 | ABS2 | |||||
| 0x62 | ABS0 | ABS1 | ABS2 |
2.2.2 写入EEPROM
- 发送：CMD+A0+D0+CRC;
- 接收：CMD+A0+D0+CRC；
2.2.3 读取EEPROM
- 发送：CMD+A0+CRC;
- 接收：CMD+A0+D0+CRC；
待续...