Qt 开发固高运动控制卡（高创驱动器）上位机程序

　　在一些控制多轴电机运动的场景下，除了需要驱动器驱动该轴的电机外，还需要用到控制卡协调各轴驱动器的运动控制。为了方便用户使用，往往还需要编写满足功能需求的上位机程序。为了方便演示Qt开发固高控制卡上位机程序的过程，这里基于Qt 5.9.0和C++实现的是最一般的上位机功能，包括运动控制卡的初始化、使能、Z轴的点位运动功能（需要用户输入点位运动的参数：行程、速度、加速度和减速度）。控制对象是Z轴方向运动的光学显微平台。使用顺序：初始化→使能→给定Pos，Vel，Acc，Dcc→写入→点击“下”即电机向下运动。

本文演示的上位机程序界面

控制对象：光学显微平台

　　硬件部分采用GTSVB系列4轴插卡式固高运动控制卡作为上层规划指令的发送者，与固高运动控制卡搭配使用的还有端子板。控制卡通过PCI总线插槽与上位机进行通讯，同时控制卡通过CN17连接线连接端子板，端子板上有一系列IO口和轴接口，通过轴接口可以连接各轴驱动器。这里使用的是高创驱动器。

控制系统示意图

GTSVB系列4轴插卡式固高运动控制卡

　　我们使用固高控制卡的开环控制模式（脉冲控制），设置高创驱动器为位置齿轮模式。伺服系统的三环控制都在驱动器完成，关于高创驱动器控制算法的调试，请参考高创驱动器的用户手册。应用程序指令是上位机发出的运动规划、IO等指令，经过运动控制器转为底层的运动指令，最终以脉冲的形式发给驱动器。如果在使用过程中遇到复杂问题，可以进一步查阅官方手册《编程手册：GTS运动控制器基本功能_R1.4》（固高的使用手册编写得还是对用户较为友好的，使用方法比较详细，同时有很多使用例程供用户参考）。

固高控制卡的开环控制模式（脉冲控制）

1、配置驱动器

　　首先，配置高创驱动器，反馈采用增量式数字量光栅尺，分辨率为0.1μm（10000cnt=1mm），

反馈设置

　　增量式数字量反馈的每转线数=电机节距/光栅尺分辨率/4倍频，然后需要根据实际需求整定高创的控制器参数，使得运动平台的定位精度和响应满足要求。在此就不赘述了。

数字I/O设置

　　在数字IO中需要设置远端使能（remote enable）。

设置运动模式

　　因为电机的每转线数是120000LPP，而在位置齿轮模式中的“转外部脉冲”是每转脉冲数，脉冲与线数之间是4倍关系，因此“转外部脉冲”设置为480000。“电子齿轮分子”和“电子齿轮分母”均可设置为1，表示固高每发送10000cnt电机就运动1mm。这里设置为1是因为期望的方向与实际电机运动方向相反。

2、配置固高控制卡

　　下一步是通过固高控制卡自带的上位机软件MCT2008配置固高控制卡。在Windows系统下使用运动控制器，首先要安装驱动程序和动态链接库。驱动程序和动态链接库请通过固高科技官网固高科技 (googoltech)下载。安装过程和使用方法可以参考固高相应的使用手册。

打开MCT2008软件，开环模式下 axis 配置流程如下（参考《编程手册：GTS运动控制器基本功能_R1.4》——4.5.1 开环控制模式）：

固高控制卡自带的上位机软件MCT2008

　　在“工具”“控制器配置”中，设置需要运动的轴（这里为轴3），将“axis”这一项红框中的各个编号都设置为“none”，然后选择控制器配置中的“控制”“写入控制器状态”，此时在“视图”“轴状态”3轴状态可以看到指示灯都为绿色，表明各个状态都无错误。其他设置则选择默认。

　　点击“伺服使能”按钮可以使能电机，指示灯为红色。在“视图”“点位运动”可以打开点位运动窗口，点击“启动运动”即可启动电机。

在“控制器配置”窗口中，点击“文件”“写入到文件”可以将上述配置保存成fg文件，以便后续上位机使用。

保存控制卡的配置文件

3、编写上位机程序

　　最简单的开发可以参考实现与固高上位机功能类似的上位机软件。首先导入固高控制卡的动态链接库，要使用的是dll\VC\64bit\single_card中的3个文件：gts.dll，gts.h和gts.lib，将这3个文件复制到Qt工程目录下面，

复制需要的3个文件

放到Qt工程目录下

然后需要在Qt中指定链接库，右击项目，添加“外部库”，添加当前项目目录下的gts.lib库文件，

在Qt中指定链接库

同时还需要添加gts.h头文件到Qt项目中，

　　通过调用库文件中相关的API接口函数来实现相应的功能。固高控制卡封装好的API接口函数都是GT_开头的，可以直接在程序中调用，而且官方手册《编程手册：GTS运动控制器基本功能_R1.4》（还有高级功能版本则主要涉及控制卡的PT运动模式、PVT运动模式等，这里没有涉及到就不作介绍了）也对函数的使用方法有很详细的例程，很多语句甚至可以直接复制到上位机程序中。

　　接着开始设计用户界面，这里包括了初始化按钮pbn_Init、使能按钮pbn_Enable、写入按钮pbn_Write、向上运动按钮pbn_Up、向下运动按钮pbn_Down和行程、速度、加速度、减速度输入框lineEdit_Pos、lineEdit_Vel、lineEdit_Acc和lineEdit_Dcc。其中使能按钮pbn_Enable需要勾选“checkable”属性，默认状况下checkable是不选中的，Button默认为触发按钮(trigger button)，按下去马上弹起来。选中checkable后，Button变成切换按钮(toggle button)，可以有两种状态：按下/弹起。因为电机有使能和去使能两种状态，对应的就是开关的开和关。当pbn_Enable处于按下状态的时候checked为true，否则为false。

然后转到pbn_Enable的toggled(bool)信号的槽，编写使能按钮的槽函数（或者使用Lambda表达式）：

1 //使能按钮，槽函数 2 void MainWindow::on_pbn_Enable_toggled(bool checked) 3 8 else 9 12 }

注：在连接信号和槽的时候，槽函数可以使用Lambda表达式的方式进行处理。在使用 Qt 5 的时候，能够支持 Qt 5 的编译器都是支持 Lambda 表达式的。

1 //使能按钮的Lambda表达式 2 connect(ui>pbn_Enable, &QPushButton::toggled, [=]());

同样的可以编写初始化按钮pbn_Init的槽函数：

1 //初始化按钮，槽函数 2 void MainWindow::on_pbn_Init_clicked() 3

在实现点位运动按钮的功能之前，可以先编写点位运动函数：

1 //点位运动函数，可参考固高编程手册基本功能例程 61 点位运动 2 void MainWindow::pointMotion(int num,long pos)//参数num是轴号，pos是点位运动的距离 3

然后用户通过输入框指定点位运动的四个参数，再点击写入按钮pbn_Write保存运动参数：

1 //写入按钮，槽函数 2 void MainWindow::on_pbn_Write_clicked() 3

最后，两个运动按钮可直接调用上述函数：

1 //向上运动按钮，槽函数 2 void MainWindow::on_pbn_Up_clicked() 3 8 } 9 10 //向下运动按钮，槽函数 11 void MainWindow::on_pbn_Down_clicked() 12 17 }

完整的头文件和源代码文件程序如下：

mainwindoh文件：

1 #ifndef MAINWINDOW_H 2 #define MAINWINDOW_H 3 4 #include <QMainWindow> 5 #include "gts.h" 6 7 namespace Ui 10 11 class MainWindow : public QMainWindow 12 ; 37 38 #endif // MAINWINDOW_H

mainwindocpp文件：

1 #include "mainwindoh" 2 #include "ui_mainwindoh" 3 4 MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : 5 QMainWindow(parent), 6 ui(new Ui::MainWindow) 7 ); 19 } 20 21 MainWindow::~MainWindow() 22 26 27 //点位运动函数，可参考固高编程手册基本功能例程 61 点位运动 28 void MainWindow::pointMotion(int num,long pos)//参数num是轴号，pos是点位运动的距离 29 44 45 //初始化按钮，槽函数 46 void MainWindow::on_pbn_Init_clicked() 47 56 57 //使能按钮，槽函数 58 void MainWindow::on_pbn_Enable_toggled(bool checked) 59 64 else 65 68 } 69 70 //写入按钮，槽函数 71 void MainWindow::on_pbn_Write_clicked() 72 94 95 //向上运动按钮，槽函数 96 void MainWindow::on_pbn_Up_clicked() 97 102 } 103 104 //向下运动按钮，槽函数 105 void MainWindow::on_pbn_Down_clicked() 106 111 }

　　考虑到后续程序的发布，且debug版本程序依赖的dll文件很大，一般使用release版本。在Qt左下角的目标选择器（Target selector）中将构建目标设置为Release，编译后项目目录文件夹即包含了release目录，再将配置固高卡时生成的配置文件GTS800fg放到release目录下。

至此完成了简单的上位机开发。

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