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2021.02.17更新：
1、上传全部数据手册和源代码。在文章末尾。
2、固件源代码已经加入惯性修正和PID控制，精度大大提高，小于0.6度。
3、12V电压供电，舵机待机电流30ma，空载全速电流60ma。
以前在淘宝上买了几个国产某型（优*选）CAN总线舵机，做工还是不错的，不过没有协议，无法驱动，理论上等一段时间，网上会放出协议，但是等了好久也没有人做这事，倒是有人破解出协议，不过都要收钱才肯给，有点不够大方啊。那么只能自己动手啦。
第一步：拆机，目的：看看能不能改造。
先发个电路部分的图片
其实电路不复杂，主控是Atmel的ATSAMC21E17，32位的ARM内核MCU，自带CAN接口，电机驱动芯片是Allegro的A4959，角度传感器是MPS的磁感应数字传感器，这个比电位计的好，可以实现连续转动。电源芯片也是MPS的，型号MPM3506，CAN收发器是Microchip的ATA6561。总体来说，用的芯片都不错，成本应该不低。理论上这个可玩性是很高的。初步设想是使用Arduino控制CAN模块与舵机通讯，就可以驱动它了。因为这两个东西我手头上都有。那么开始第二步。
第二步：分析电路。
方法是使用万用表探测各芯片引脚，确定连接走线。这个比较费眼，具体不讲了。这里给我的万用表个照片，表扬一下。因为芯片封装太小，自己做了两个探针。
根据网上的信息（后来发现居然有单独卖舵机的驱动板的），一度以为角度传感器芯片是MA730，后来在编程过程中发现不对，按照对应的数据手册得不到结果，后来专门给MPS公司发了邮件，但是MPS中国官网只是一顿套话，没有具体解答我，倒是美国官网给我了具体型号，还提供了数据手册，在此表示感谢！注：MPS是Monolithic Power Systems的缩写，中文名字芯源系统，这个中文名字起的不错。
最后得出连线图，懒得画电路图了，直接标注在MCU的芯片脚上了。
接下来是接口电路图。这个比较重要。一个是通讯接口，一个是编程下载接口。
通讯接口是5264端子4P的。不过我没有这种端子线，我是用杜邦线改造的，接起来方便。
下载端口，SWD接口。
这样的话，使用ARM仿真器就可以编程了。为了控制舵机，专门买了个Jlink。不要买JlinkOB下载器，没有RESET，用不了，我试过了。
舵机电路板上还有几个测试触点，TP7连接的是A4959的PHASE，TP8连接的A4959的ENABLE，TP9对应的是A4959的AIOUT，其他几个触点是canrx、cantx、24v、5v、3.3v和gnd。
第三步：制作下载器。
不过这个下载接口不好接，间距1.27的，一开始我焊了五根线，但是焊的不结实，动动就掉了，于是又自己做了个探针式接头。这种探针在网上买很便宜的，我买了10根，才花了2块多钱，因为用了券，商家还包邮，返现等。真不知道他们靠啥赚钱。其实这种探针下载器网上也有卖的，但是很贵，还是无法固定，于是还是自己做个专用的。见图：
制作方法：先用在舵机上用亚克力板做出形状，使板的边缘与触点平齐，在触点对应的位置刻出凹槽，探针在亚克力板上是用的哥俩好粘的，再焊上杜邦线，用热熔胶绝缘。
装在舵机上效果如下：
还是不错的。:lol:我对这个特别得意。
第四步：读取固件。
将Jlink连好，给舵机供电，经试验，12伏即可运行，不需要24V。
这里介绍下开发工具。我使用的是ATMEL STUDIO 7.0，这个IDE使用的是宇宙第一IDE Visual Studio的壳，用起来很方便。
首先尝试一下能不能读取舵机固件。工具在atmel studio的Tools菜单里的Device Programming里面。
结果当然是读不出来的，因为MCU被设置了安全位，只能擦除才能访问。
第五步：擦除芯片。
读不出是意料之中的事，即使读出来也没用。我又不会反向编译。
第一次使用AtmelStudio的Device Programming工具擦除芯片时，提示：Verifying Flash...Failed! address=0x0000expected=0x00 actual=0xff，失败了。
后来分析了好久，才找到原因：The SAMD21 has a BOOTPROT fuse protecting the flash area of the bootloader.You'll want to clear the BOOTPROT fusebefore flashing the bootloader.同理，SAMC21也一样，都是一家的单片机。需要将保险丝寄存器设置NVMCTRL_BOOTPROT = 0x7（默认值0byte）。同时将NVMCTRL_EEPROM_SIZE=0x7（默认值0byte），得到最大的ROM空间。
图中的这两个地方要改才能够擦除或者刷固件。
第六步：找芯片的数据手册。
大部分都能在网上找到，除了A4959电机驱动芯片，这个官网上没有，后来给官网发了邮件，才提供pdf，不知道为啥不放出来。前面提到过角度传感器芯片的型号，不是MA730，其实是MP9960，这个你在官网上也找不到数据手册，好不容易才搞到pdf。
所有数据手册我会打包放到论坛。
没有数据手册，是没法编程的。
第七步：开始SAMC21编程。
以前没有用过Atmel的MCU开发，虽然Arduino是用的atmel的单片机，直接编程没用过，也算是要从零开始。
首先确定开发环境。IDE使用的atmel studio 7，基于ASF4.0开发。这个ASF4.0是Advanced Software Framework Version 4 的意思，是一个开发框架，必须配合Ateml Start在浏览器中使用，但是比直接操作寄存器要容易多了，图形化操作，效率很高，文档也很详细，推荐使用atmel单片机的同学学习这个，再说，我也没有精力研究ATSAMC21的寄存器了。
首先试试点亮电路板上的led吧，都先使用内部晶振。
。。。。。。（编程过程省略，反正成功了）
依次把要用到的几个功能都试了一遍，CAN通讯成功，电机驱动成功，PWM驱动成功，最后角度传感器（即SPI通讯）也成功。再使用外部24M晶振，也成功。看来可以把这一切都整合到一起了。
其实这里面还是探索了好长时间的，一边对着数据手册一边对着ASF手册，还要熟悉AtmelStart，Atmel Studio，打发了不少休息时光。
但是收获最大的就是成功之后的喜悦。
如果在使用AtmelStart，Atmel Studio方面有问题可以问我，我还是积累了一些经验。
第八步：制作舵机控制器和上位机软件。
这个比较容易，使用现成的CAN模块和Arduino UNO开发板做一个就行了，CAN模块是MCP2515 CAN模块，淘宝上一堆，很便宜，和Arduino UNO使用SPI通讯，网上现成的库也很多，我用的是github上的SeeedStudio的，地址https://github.com/Seeed-Studio/CAN_BUS_Shield.git。CAN波特率设定的是1M。
这个控制器需要使用上位机控制，就是一个转发的作用，Arduino与上位机使用串口通讯。
有图片：
写上位机主要是为了方便调试，使用VisualStudio2019社区版，C#开发，也不复杂。不过随着改造舵机协议，这个上位机软件改写了好多次，最后的样子是这样的。
所有的源代码都会上传到论坛。
第九步：编写通讯协议。
参考这个舵机同门的串口舵机通讯协议和其他型号的，根据自己的编程水平，搞了简单协议出来。
一、查询类
1.读取角度传感器当前的位置值
2.查询舵机 ID
3.查询版本（没啥意义，纯属随大流）
4.查询最大角速度
二、动作类5.设置舵机 ID
6.立即刹车，位置保持
7.按照指定的速度和方向连续转动，即减速电机模式
8.按照指定的速度运转到指定的角度处，即顺序转动模式
9.按照指定的速度从当前位置继续转动指定角度，即增量模式
10.按照指定的速度运转到指定的角度处，即最近转动模式
11.按照指定的速度从当前位置继续转动指定圈数
12.停止一切运行，舵机卸力
三、回令
立即执行完毕的立即回令，如查询类和部分动作。
开始执行后也立即回令。
执行当前动作完毕后，也回令。
执行过程中出错，也要回令。
所有协议具体内容详见源代码，这里就不重复了。
第十步：编写我的固件。
这一步就是把协议和之前学习探索出来的各部分整合到一个程序里。
有了第七步的基础，这个过程就比较简单了。
重点提一下，Ateml Studio确实好用。
在编写固件过程中，atmel studio 改名叫做Microchip Studio了，因为Atmel早就被Microchip收购了，虽然Microchip Studio还没有彻底改完，还有好多Atmel的痕迹。
我的固件没有使用热门的PID控制电机，感觉没啥必要，因为电机是空心杯电机，惯性很小，舵机需要快速反应，意义不大，而且调试也太麻烦。当前不足之处：
1.精度有点差，误差在1.5度左右，惯性小但还是有，刹车后还会冲一点，因为我一直使用12伏电压，所以没有进行惯性修正，如果根据方向提前刹车就好了，但总归是有点误差。下一步计划进行惯性修正。
2.没有用到电机驱动芯片A4959的AIOUT功能，按照数据手册，这个是监测峰值电流的，我测了几次，都没有测出电流值出来，如果有这个电流，进行惯性修正，控制精度会更好。不清楚啥原因测不出来，我的固件中没有利用它。
3.固件编写水平比较烂，使用了大量的全局变量，最好是使用状态机，因为还没学通，就这样吧。4.没有使用CAN ID过滤器，应该只接受上位机发给自己的指令，下一步计划加入。
第十一步：整理一下改造过程，发到数码之家论坛。
过年这段时间没啥事，就干这个吧。
还是看看大家反应在发源代码吧。
附件：
1、文中涉及的芯片数据手册：角度传感器的pdf里MPS加入个人信息，故只提供图片版。ATSAMC21芯片的数据手册太大了，就不传了，可以到官网去下载。
2、舵机控制器固件：
3、上位机源代码：
4、舵机固件源代码：
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雷达卡
发表于 2021-2-16 11:31:33
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千斤顶
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