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# Curtis 电机控制器集成指南
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## 概述
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本指南介绍如何在 AGV 路径跟踪项目中集成柯蒂斯（Curtis）1298+1220C 电机控制器的 CAN 通讯功能。
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**协议版本：** V4.0
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**波特率：** 125 kbps
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**厂商：** 上海诺力智能科技有限公司
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## 目录
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1. [快速开始](#快速开始)
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2. [文件结构](#文件结构)
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3. [编译和运行](#编译和运行)
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4. [API 参考](#api-参考)
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5. [完整调用流程](#完整调用流程)
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6. [示例程序说明](#示例程序说明)
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7. [故障排查](#故障排查)
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8. [最佳实践](#最佳实践)
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## 快速开始
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### 1. 最简示例（5行代码）
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```cpp
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#include "include/can/CurtisMotorController.h"
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CurtisMotorController curtis;
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curtis.Connect(); // 连接
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CurtisCommand cmd;
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cmd.driveSpeed = CurtisMotorController::SpeedPercentToCAN(30.0f); // 前进30%
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curtis.SendCommand(cmd); // 发送命令
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curtis.ReceiveStatus(); // 接收状态
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curtis.PrintStatus(); // 打印状态
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curtis.Disconnect(); // 断开
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```
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### 2. 基本控制循环
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```cpp
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CurtisMotorController curtis;
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curtis.Connect();
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CurtisCommand cmd;
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cmd.driveSpeed = CurtisMotorController::SpeedPercentToCAN(30.0f);
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cmd.steerAngle = CurtisMotorController::AngleDegreeToCAN(15.0f);
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while (running) {
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curtis.ReceiveStatus(); // 接收状态
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curtis.SendCommand(cmd); // 发送命令（≤20ms周期）
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Sleep(15); // 15ms
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}
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curtis.Disconnect();
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```
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## 文件结构
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### 核心文件
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```
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agv_path_tracking/
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├── include/can/
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│ └── CurtisMotorController.h # Curtis 控制器头文件
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├── src/can/
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│ └── CurtisMotorController.cpp # Curtis 控制器实现
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├── examples/
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│ ├── curtis_demo.cpp # 键盘控制示例
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│ └── curtis_path_tracking_demo.cpp # 路径跟踪示例
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├── lib/
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│ ├── ControlCAN.h # CAN 接口库头文件
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│ └── ControlCAN.dll # CAN 接口库
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└── docs/curtis/
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└── CURTIS_INTEGRATION_GUIDE.md # 本文档
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```
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### 技能文档
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```
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.claude/skills/
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├── can-protocol.md # USB-CAN 接口函数库参考
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└── curtis-motor-protocol.md # Curtis 协议详细说明
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```
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## 编译和运行
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### 1. 编译
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```bash
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cd build
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cmake ..
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make
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```
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**编译目标：**
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- `curtis_demo` - 键盘控制演示
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- `curtis_path_tracking_demo` - 路径跟踪演示
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### 2. 运行示例
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**键盘控制演示：**
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```bash
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./curtis_demo
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```
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**路径跟踪演示：**
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```bash
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./curtis_path_tracking_demo
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```
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### 3. 在您的项目中使用
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**在 CMakeLists.txt 中添加：**
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```cmake
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add_executable(your_program your_main.cpp
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src/can/CurtisMotorController.cpp
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)
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target_link_libraries(your_program
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${CMAKE_SOURCE_DIR}/lib/ControlCAN.dll
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)
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```
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**在代码中包含头文件：**
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```cpp
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#include "include/can/CurtisMotorController.h"
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```
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## API 参考
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### 核心类：CurtisMotorController
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#### 构造函数
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```cpp
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CurtisMotorController(DWORD deviceType = VCI_USBCAN2,
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DWORD deviceIndex = 0,
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DWORD canChannel = 0);
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```
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**参数：**
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- `deviceType`: CAN 设备类型（默认 VCI_USBCAN2 = 4）
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- `deviceIndex`: 设备索引（默认 0 = 第一个设备）
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- `canChannel`: CAN 通道（默认 0 = CAN1）
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#### 连接管理
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```cpp
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bool Connect(); // 连接到 Curtis 控制器
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void Disconnect(); // 断开连接
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bool IsConnected() const; // 检查是否已连接
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```
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#### 命令发送
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```cpp
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bool SendCommand(const CurtisCommand& cmd); // 发送控制命令
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bool SendStopCommand(); // 发送停止命令
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void EmergencyStop(); // 紧急停车
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```
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**重要：** 必须以 ≤20ms 周期持续发送命令，否则控制器会超时保护。
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#### 状态接收
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```cpp
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bool ReceiveStatus(); // 接收状态反馈
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const CurtisStatus& GetStatus() const; // 获取当前状态
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void PrintStatus() const; // 打印状态到控制台
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```
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||
#### 故障检测
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```cpp
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bool HasError() const; // 检查是否有故障
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bool IsTimeout(uint32_t timeoutMs) const; // 检查通讯超时
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std::string GetErrorString() const; // 获取故障描述
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```
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#### 工具函数（静态）
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```cpp
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static int16_t SpeedPercentToCAN(float percent); // 速度百分比 → CAN值
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static float SpeedCANToPercent(int16_t canValue); // CAN值 → 速度百分比
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static int16_t AngleDegreeToCAN(float degrees); // 角度 → CAN值
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static float AngleCANToDegree(int16_t canValue); // CAN值 → 角度
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```
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### 数据结构
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#### CurtisCommand（控制命令）
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```cpp
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struct CurtisCommand {
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int16_t driveSpeed; // 行走速度 -4096~4095
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int16_t liftSpeedLeft; // 左侧提升速度 -4096~4095
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int16_t liftSpeedRight; // 右侧提升速度 -4096~4095
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||
int16_t steerAngle; // 转向角度 -900~900
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uint8_t controlBits0; // 控制位0
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uint8_t controlBits1; // 控制位1（自动设置AGV标识）
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};
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```
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#### CurtisStatus（状态反馈）
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```cpp
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struct CurtisStatus {
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uint8_t driveError; // 行走故障代码
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uint8_t steerError; // 转向故障代码
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float currentAngle; // 当前转向角度（度）
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int16_t motorSpeed; // 电机转速
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uint8_t batteryLevel; // 电量 0-100%
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bool isAutoMode; // 是否自动模式
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bool isEmergencyStop; // 是否急停状态
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uint32_t lastUpdateTime; // 最后更新时间戳
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};
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```
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## 完整调用流程
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### 流程图
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```
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┌─────────────────────────────────────────────┐
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│ 1. 创建 CurtisMotorController 对象 │
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└─────────────────┬───────────────────────────┘
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│
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▼
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┌─────────────────────────────────────────────┐
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│ 2. Connect() │
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||
│ ├─ VCI_OpenDevice() 打开CAN设备 │
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│ ├─ VCI_InitCAN() 初始化(125kbps) │
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│ ├─ VCI_StartCAN() 启动CAN通道 │
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│ └─ VCI_ClearBuffer() 清空缓冲区 │
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└─────────────────┬───────────────────────────┘
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||
│
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||
▼
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┌─────────────────────────────────────────────┐
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||
│ 3. 主循环（≤15ms 周期） │
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│ ┌──────────────────────────────────────┐ │
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│ │ ① ReceiveStatus() │ │
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||
│ │ └─ 接收并解析 0x260 状态帧 │ │
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│ │ │ │
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||
│ │ ② 检查故障和急停 │ │
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│ │ ├─ HasError() │ │
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│ │ ├─ IsTimeout() │ │
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│ │ └─ 如有异常，执行 EmergencyStop() │ │
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│ │ │ │
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||
│ │ ③ 设置控制命令 │ │
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│ │ ├─ SpeedPercentToCAN() │ │
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||
│ │ └─ AngleDegreeToCAN() │ │
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│ │ │ │
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│ │ ④ SendCommand() │ │
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│ │ ├─ 发送 0x1E5 行走/提升命令 │ │
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│ │ └─ 发送 0x2E5 转向命令 │ │
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│ │ │ │
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│ │ ⑤ Sleep(15) │ │
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||
│ └──────────────────────────────────────┘ │
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||
└─────────────────┬───────────────────────────┘
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||
│
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||
▼
|
||
┌─────────────────────────────────────────────┐
|
||
│ 4. Disconnect() │
|
||
│ ├─ SendStopCommand() 发送停止命令 │
|
||
│ └─ VCI_CloseDevice() 关闭设备 │
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||
└─────────────────────────────────────────────┘
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```
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### 详细步骤说明
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#### 步骤1：创建对象
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```cpp
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// 使用默认参数（设备类型=VCI_USBCAN2, 索引=0, 通道=0）
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CurtisMotorController curtis;
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// 或指定参数
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CurtisMotorController curtis(VCI_USBCAN2, 0, 0);
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```
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#### 步骤2：连接
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```cpp
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if (!curtis.Connect()) {
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std::cerr << "连接失败！" << std::endl;
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return -1;
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}
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```
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**内部执行：**
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1. `VCI_OpenDevice()` - 打开 USB-CAN 设备
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2. `VCI_InitCAN()` - 配置 125kbps 波特率
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3. `VCI_StartCAN()` - 启动 CAN 通道
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4. `VCI_ClearBuffer()` - 清空接收缓冲区
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#### 步骤3：主循环
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```cpp
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CurtisCommand cmd;
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DWORD lastTime = GetTickCount();
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while (running) {
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// 3.1 接收状态
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curtis.ReceiveStatus();
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const CurtisStatus& status = curtis.GetStatus();
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||
// 3.2 检查故障
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if (curtis.HasError()) {
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||
std::cout << curtis.GetErrorString() << std::endl;
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}
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// 3.3 检查急停
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if (status.isEmergencyStop) {
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||
cmd.driveSpeed = 0;
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||
cmd.steerAngle = 0;
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}
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// 3.4 设置命令
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cmd.driveSpeed = CurtisMotorController::SpeedPercentToCAN(30.0f);
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||
cmd.steerAngle = CurtisMotorController::AngleDegreeToCAN(15.0f);
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||
// 3.5 发送命令（15ms周期）
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||
if (GetTickCount() - lastTime >= 15) {
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||
curtis.SendCommand(cmd);
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||
lastTime = GetTickCount();
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||
}
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||
|
||
Sleep(5);
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||
}
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```
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**关键点：**
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- **命令周期：** 必须 ≤20ms，推荐 10-15ms
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- **状态接收：** 每次循环都调用 `ReceiveStatus()`
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- **故障检测：** 实时检查故障和急停状态
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||
- **数值转换：** 使用工具函数进行单位转换
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#### 步骤4：断开连接
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```cpp
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curtis.Disconnect();
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```
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**内部执行：**
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1. 发送停止命令（所有速度归零）
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2. 等待 50ms 确保命令发送
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3. 调用 `VCI_CloseDevice()` 关闭设备
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## 示例程序说明
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### 示例1：键盘控制（curtis_demo.cpp）
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**功能：**
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- 键盘控制 AGV 运动
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- 实时状态监控
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- 故障和急停检测
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**控制键：**
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- `W/S` - 前进/后退（30%）
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- `A/D` - 左转/右转（30度）
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- `Q/E` - 提升/下降（50%）
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- `H` - 鸣喇叭
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- `T` - 切换龟速模式
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- `空格` - 全部停止
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- `P` - 打印状态
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- `ESC` - 退出
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**运行：**
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```bash
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cd build
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./curtis_demo
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```
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||
**核心代码：**
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```cpp
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// 主循环
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while (running) {
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curtis.ReceiveStatus(); // 接收状态
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if (_kbhit()) {
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char ch = _getch();
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||
switch (ch) {
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||
case 'w':
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cmd.driveSpeed = SpeedPercentToCAN(30.0f);
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||
break;
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||
// ... 其他键处理
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||
}
|
||
}
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||
|
||
if (GetTickCount() - lastSendTime >= 15) {
|
||
curtis.SendCommand(cmd); // 15ms周期
|
||
lastSendTime = GetTickCount();
|
||
}
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||
|
||
Sleep(5);
|
||
}
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||
```
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### 示例2：路径跟踪（curtis_path_tracking_demo.cpp）
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**功能：**
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- 矩形路径跟踪
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||
- 圆形路径跟踪
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||
- 实时位置控制
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||
- 故障自动中止
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**运行：**
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```bash
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||
cd build
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||
./curtis_path_tracking_demo
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||
```
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||
**核心代码：**
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||
```cpp
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||
for (size_t i = 0; i < path.size(); i++) {
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double targetX = path[i].x;
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double targetY = path[i].y;
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||
while (true) {
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||
curtis.ReceiveStatus();
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||
// 计算距离和方向
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double dx = targetX - currentX;
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||
double dy = targetY - currentY;
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double distance = sqrt(dx*dx + dy*dy);
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||
if (distance < 0.1) break; // 到达
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||
|
||
// 计算转向角度和速度
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||
double targetAngle = atan2(dy, dx);
|
||
cmd.steerAngle = AngleDegreeToCAN(angleError);
|
||
cmd.driveSpeed = SpeedPercentToCAN(30.0f);
|
||
|
||
curtis.SendCommand(cmd);
|
||
Sleep(15);
|
||
}
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||
}
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||
```
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||
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---
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## 故障排查
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### 常见问题
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#### 1. 连接失败
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**症状：** `Connect()` 返回 false
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**解决方案：**
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- 检查 USB-CAN 设备是否连接
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||
- 检查驱动是否正确安装
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||
- 确认 `ControlCAN.dll` 在正确位置
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||
- 检查设备索引是否正确（通常为 0）
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||
|
||
**诊断命令：**
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||
```cpp
|
||
VCI_BOARD_INFO info;
|
||
if (VCI_ReadBoardInfo(VCI_USBCAN2, 0, &info) == 1) {
|
||
cout << "设备序列号: " << info.str_Serial_Num << endl;
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
#### 2. 控制器无响应
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||
|
||
**症状：** 发送命令后车辆不动
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||
**检查清单：**
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||
- [ ] AGV 标识位是否设置（Byte1 Bit0 = 1）
|
||
- [ ] 命令发送频率是否 ≤20ms
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||
- [ ] 手动模式下 J9/SW_3 是否闭合
|
||
- [ ] 自动模式下 J24/SW_1 是否为 ON
|
||
- [ ] 波特率是否为 125kbps
|
||
|
||
**诊断代码：**
|
||
```cpp
|
||
const CurtisCommand& lastCmd = curtis.GetLastCommand();
|
||
cout << "最后命令: " << endl;
|
||
cout << " driveSpeed = " << lastCmd.driveSpeed << endl;
|
||
cout << " steerAngle = " << lastCmd.steerAngle << endl;
|
||
cout << " controlBits1 = 0x" << hex << (int)lastCmd.controlBits1 << endl;
|
||
```
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||
|
||
#### 3. 频繁超时
|
||
|
||
**症状：** `IsTimeout()` 频繁返回 true
|
||
|
||
**原因：**
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||
- 命令发送周期 > 20ms
|
||
- CAN 总线连接不稳定
|
||
- 控制器参数设置不正确
|
||
|
||
**解决方案：**
|
||
```cpp
|
||
// 检查发送周期
|
||
DWORD lastTime = GetTickCount();
|
||
curtis.SendCommand(cmd);
|
||
DWORD elapsed = GetTickCount() - lastTime;
|
||
cout << "发送耗时: " << elapsed << "ms" << endl; // 应 < 20ms
|
||
```
|
||
|
||
#### 4. 转向不准确
|
||
|
||
**症状：** 转向角度与预期不符
|
||
|
||
**解决方案：**
|
||
- 确认 1220C 参数配置：
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||
```
|
||
can steer left stop to centre = -900
|
||
can steer right stop to centre = 900
|
||
```
|
||
- 检查角度转换：
|
||
```cpp
|
||
float degrees = 30.0f;
|
||
int16_t canValue = CurtisMotorController::AngleDegreeToCAN(degrees);
|
||
cout << "30° → CAN值 = " << canValue << endl; // 应为 300
|
||
```
|
||
|
||
#### 5. 收到故障代码
|
||
|
||
**症状：** `HasError()` 返回 true
|
||
|
||
**诊断：**
|
||
```cpp
|
||
const CurtisStatus& status = curtis.GetStatus();
|
||
cout << "行走故障: 0x" << hex << (int)status.driveError << endl;
|
||
cout << "转向故障: 0x" << hex << (int)status.steerError << endl;
|
||
cout << curtis.GetErrorString() << endl;
|
||
```
|
||
|
||
**处理：**
|
||
- 查阅 Curtis 故障代码手册
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||
- 检查电机连接和电源
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||
- 检查控制器参数配置
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---
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## 最佳实践
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||
|
||
### 1. 命令发送频率
|
||
|
||
**推荐做法：**
|
||
```cpp
|
||
const int SEND_PERIOD_MS = 15; // 15ms周期
|
||
DWORD lastSendTime = GetTickCount();
|
||
|
||
while (running) {
|
||
if (GetTickCount() - lastSendTime >= SEND_PERIOD_MS) {
|
||
curtis.SendCommand(cmd);
|
||
lastSendTime = GetTickCount();
|
||
}
|
||
Sleep(5);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**避免：**
|
||
- ❌ 周期 > 20ms（会超时）
|
||
- ❌ 不规律的发送间隔
|
||
- ❌ 只发送一次就停止
|
||
|
||
### 2. 故障处理
|
||
|
||
**推荐做法：**
|
||
```cpp
|
||
curtis.ReceiveStatus();
|
||
const CurtisStatus& status = curtis.GetStatus();
|
||
|
||
// 实时检查故障
|
||
if (curtis.HasError()) {
|
||
cout << "[故障] " << curtis.GetErrorString() << endl;
|
||
curtis.EmergencyStop();
|
||
// 记录日志
|
||
logError(status.driveError, status.steerError);
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||
// 通知上层
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notifyError();
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||
}
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// 检查急停
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if (status.isEmergencyStop) {
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cout << "[急停] 停止所有运动" << endl;
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||
cmd.driveSpeed = 0;
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||
cmd.steerAngle = 0;
|
||
curtis.SendCommand(cmd);
|
||
}
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```
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### 3. 数值范围检查
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**推荐做法：**
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```cpp
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// 使用工具函数自动限制范围
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float speedPercent = 120.0f; // 超出范围
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||
int16_t canSpeed = CurtisMotorController::SpeedPercentToCAN(speedPercent);
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// 自动限制到 100% → 4095
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||
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||
// 或手动检查
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||
cmd.driveSpeed = canSpeed;
|
||
if (cmd.driveSpeed > CURTIS_DRIVE_SPEED_MAX) {
|
||
cmd.driveSpeed = CURTIS_DRIVE_SPEED_MAX;
|
||
}
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||
```
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||
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||
### 4. 状态回调
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||
**推荐做法：**
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```cpp
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curtis.SetStatusCallback([](const CurtisStatus& status) {
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||
// 状态更新时自动调用
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if (status.batteryLevel < 20) {
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cout << "[警告] 电量低: " << (int)status.batteryLevel << "%" << endl;
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||
}
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||
});
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||
```
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||
### 5. 安全断开
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||
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||
**推荐做法：**
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||
```cpp
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||
// 程序退出前
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cout << "正在安全停止..." << endl;
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||
curtis.SendStopCommand();
|
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Sleep(100); // 等待停止生效
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||
curtis.Disconnect();
|
||
```
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||
### 6. 异常处理
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||
**推荐做法：**
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```cpp
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try {
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CurtisMotorController curtis;
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if (!curtis.Connect()) {
|
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throw runtime_error("连接失败");
|
||
}
|
||
|
||
// 主循环...
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||
|
||
} catch (const exception& e) {
|
||
cerr << "异常: " << e.what() << endl;
|
||
curtis.Disconnect();
|
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return -1;
|
||
}
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```
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### 7. 日志记录
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**推荐做法：**
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```cpp
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void logStatus(const CurtisStatus& status) {
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ofstream log("curtis_log.txt", ios::app);
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log << GetTickCount() << ","
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<< (int)status.driveError << ","
|
||
<< (int)status.steerError << ","
|
||
<< status.currentAngle << ","
|
||
<< status.motorSpeed << ","
|
||
<< (int)status.batteryLevel << endl;
|
||
}
|
||
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||
// 定期调用
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if (GetTickCount() - lastLogTime >= 1000) {
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logStatus(curtis.GetStatus());
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lastLogTime = GetTickCount();
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}
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```
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## 附录
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### A. CAN ID 映射表
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| CAN ID | 方向 | 描述 | 数据内容 |
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|--------|------|------|----------|
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| 0x1E5 | AGV → Curtis | 控制命令 | 行走速度、提升速度、控制位 |
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| 0x2E5 | AGV → Curtis | 转向命令 | 转向角度 |
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| 0x260 | Curtis → AGV | 状态反馈 | 故障、角度、转速、电量、状态 |
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| 0x360 | Curtis → AGV | 保留 | 保留字段 |
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### B. 控制位定义
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**控制位0（Byte0）：**
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| Bit | 功能 | 0 | 1 |
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|-----|------|---|---|
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| 0 | 调速开关 | 有效 | 无效 |
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| 1 | 紧急反向 | 无效 | 有效 |
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| 2 | 龟速模式 | 无效 | 有效 |
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| 3 | 喇叭 | 无效 | 有效 |
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| 4 | 左提升 | 无效 | 有效 |
|
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| 5 | 左下降 | 无效 | 有效 |
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| 6 | 右提升 | 无效 | 有效 |
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| 7 | 右下降 | 无效 | 有效 |
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**控制位1（Byte1 - AGV专用）：**
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| Bit | 功能 | 0 | 1 |
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|-----|------|---|---|
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| 0 | AGV标识 | 无效 | 连接（必须） |
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| 1 | 紧急停车 | 无效 | 急停 |
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| 2 | 找中完成 | - | 完成 |
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| 3-7 | 保留 | - | - |
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### C. 数据范围表
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| 参数 | 最小值 | 最大值 | 单位 | 说明 |
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|------|--------|--------|------|------|
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| 行走速度 | -4096 | 4095 | - | 负值=后退 |
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| 提升速度 | -4096 | 4095 | - | 负值=下降 |
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||
| 转向角度（命令） | -900 | 900 | 0.1° | -900=-90° |
|
||
| 转向角度（反馈） | -16383 | 16383 | 0.1° | -16383=-90° |
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| 电量 | 0 | 100 | % | 百分比 |
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### D. 相关文档
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- **can-protocol.md** - USB-CAN 接口函数库参考
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||
- **curtis-motor-protocol.md** - Curtis 协议详细说明
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||
- **CAN_Protocol.pdf** - CAN 通讯协议基础
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- **柯蒂斯通信协议.pdf** - 原始协议文档
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## 技术支持
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如有问题，请参考：
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1. `.claude/skills/curtis-motor-protocol.md` - 完整协议说明
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2. `.claude/skills/can-protocol.md` - CAN 接口库文档
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3. 示例程序源码
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**厂商技术支持：** 上海诺力智能科技有限公司
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**文档版本：** 1.0
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**最后更新：** 2024-11-15
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||
**作者：** AGV 路径跟踪项目组
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