Шинные сервоприводы CAN и RS-485: адресация и обратная связь

Что даёт шина

Классический привод получает только команду положения по отдельному проводу и ничего не сообщает обратно. Сколько приводов — столько проводов.

Шинный привод имеет адрес и подключается к общей паре. По ней идут команды и обратно — фактическое положение, ток, температура, признак ошибки.

Обратная связь меняет качество управления: контроллер знает, дошёл ли привод до заданной точки, заклинило ли его и не перегрет ли он. Для многозвенных механизмов и для манипуляторов это принципиально.

CAN или RS-485

RS-485 — это физический уровень: дифференциальная пара и полудуплексный обмен. Протокол поверх него каждый производитель делает свой, и приводы разных марок в одну шину обычно не объединяются.

CAN несёт не только физический уровень, но и арбитраж: узлы могут начинать передачу одновременно, и приоритетное сообщение проходит без коллизии. Для систем реального времени это заметное преимущество.

В беспилотной технике CAN распространён ещё и потому, что по нему работает протокол автопилотов DroneCAN, и привод встаёт в ту же шину, что и остальная периферия.

В каталоге есть все три варианта: Kpower HBL820-CAN на шине CAN, Kpower DHV828 с RS-485 и TTL, шинные приводы DFRobot на UART с TTL-уровнями. UART без дифференциальной пары короче по длине линии и чувствительнее к помехам от силовой проводки, чем RS-485 и CAN.

Топология и терминирование

Шина — это линия, а не звезда. Узлы подключаются короткими отводами к общему стволу; длинные отводы порождают отражения и ошибки обмена.

На обоих концах ствола ставят согласующие резисторы, обычно 120 Ом. Отсутствие терминирования или, наоборот, лишний резистор посередине — самая частая причина «шина работает через раз».

Длина шины ограничена скоростью: чем выше скорость обмена, тем короче допустимая линия. Для длинных линий скорость снижают.

Отказоустойчивость

Обрыв общей пары выключает все приводы сегмента сразу. Это обратная сторона экономии на проводах, и её закладывают в логику безопасности.

Резервирование делают двумя способами: дублирующая шина или разделение критичных приводов по разным сегментам, чтобы отказ одного не обездвиживал аппарат целиком.

Каждый привод должен иметь заданное поведение при потере связи: удерживать положение, идти в безопасное или обесточиваться. Это настраивается в приводе и проверяется до полёта.