电机控制方案

技术框架

技术	定位	通信方式	控制层级	使用场景	实时性
GRBL	数控系统	串口(G代码)	开环/闭环	CNC/3D打印	中等
EtherCAT	工业总线协议(大型、多轴、高同步性的)	以太网	多轴同步	工业自动化	极高
moteus	伺服驱动器	CAN-FD	单轴高精度	机器人/精密控制	高
ODrive		USB / UART / CAN
SimpleFOC	面向 Arduino/STM32 的轻量级 FOC 库，极易上手
ROS/ROS2	机器人框架	网络/IPC	系统级集成	机器人研发	低-中

1 echcat:EtherCAT (Ethernet Control Automation Technology) 是由德国倍福公司在2003年提出的工业以太网技术，具有很高的实时性.

EtherCAT使用标准的IEEE802.3以太网帧，单从以太网角度看，EtherCAT是二层网络，常说的MAC层，以太网帧头使用以太网类型0x88A4来和其他以太网帧相区别。所以在EtherCAT主站中通常可以在以太网驱动层通过数据帧头识别，分离出TCPIP数据帧和EtherCAT数据帧，实现TCPIP协议栈和EtherCAT协议栈共同使用。

EtherCAT在伺服电机控制器上的应用中通常是基于CANopen的CiA402标准规范。这套配置文件规范标准化了伺服驱动器、变频器和步进电机控制器的功能行为。在EtherCAT中，通常被称为COE(CANopen Over EtherCAT)。COE中定义了状态机，控制字，状态字，参数值，它们映射到过程数据对象(PDO)配置文件已经在IEC 61800-7系列规范中进行了部分国际化标准.

开源主站主要就两种，SOEM和IGH，IGH只支持linux.

EtherKit开发板(主站解决方案):

EtherKit是RT-Thread联合瑞萨电子推出的一款高性能、多功能以太网MPU开发板，采用瑞萨电子RZ/N2L芯片，搭载Arm® Cortex®-R52内核，主频高达400 MHz；支持TSN的3端口千兆以太网端口；支持EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP™、Modbus、OPC UA等主流工业以太网通信协议.　　

新唐NUC980+RT-Thread的方案。

睿擎工业平台（rk3506）主站方案：

瑞芯微 RK3568平台上实现 EtherCAT 主站控制汇川 SV630ND 伺服驱动电机《基于 RT-Thread专业版的EtherCAT主站方案》　

 

　

STM32 生态中的 EtherCAT 从站参考设计

• ST 官方方案：STM32H7 + LAN9252（Microchip ESC）
  → 参考：ST AN5276
• 开源协议栈：SOES

2 Thor：《Thor：一款白菜价的开源工业级6关节机械臂，重复定位精度±0.1mm》低成功全开源：从3D建模的FreeCAD源文件，到控制板的KiCAD设计，全部开放。连固件都给了你GRBL和RRF两种选择。

3 GRBL:CNC和3D打印，G代码控制。轻量级G代码解释器，适合简单CNC/3D打印；

4 RRF（RepRapFirmware）:　　

是一种开源的、功能强大的3D打印机和CNC控制器固件，最初为RepRap项目开发，现已广泛应用于多种高性能3D打印机和运动控制平台（如Duet系列控制器）。与GRBL相比，RRF 的主要特点包括： 

• 支持多轴协调运动：能更精细地处理多轴联动（如5轴或6轴CNC），适用于复杂轨迹。
• 内置S形加减速规划：原生支持平滑的S曲线轮廓，可有效减少振动和过冲，提升运动柔顺性。
• 高级运动控制：具备实时路径插补、力矩控制、编码器反馈闭环、温度与传感器联动等复杂功能。
• 可配置性强：通过配置文件（.cfg）而非硬编码实现设备参数和运动逻辑，便于定制。
• 网络与远程控制：原生支持Web界面、TCP/IP通信，便于远程监控与调试。
• 支持多种硬件平台：不仅限于STM32，还支持多种ARM Cortex-M微控制器

RRF的姊妹项目 DCS (Duet Control Server) 也值得关注，它负责处理G代码解析和上层控制逻辑，与固件通过CAN通信，可实现更灵活的系统架构.

5 ros/ros2:机器人控制框架。

56moteus: 主要用于四足机器人（quadrupedal robot）和高性能无刷伺服控制应用(本质是完整的伺服驱动器（含 MCU + 功率电路 + 控制算法)

1. moteus 提供了从 FOC（磁场定向控制）、电流/速度/位置三环控制、CAN 总线通信、到状态机和故障保护的完整实现，代码结构清晰。

2. 实时性与效率优化
   基于 STM32G4（带 FPU 和 CORDIC），利用硬件加速实现高效 FOC，适合学习如何在资源受限的 MCU 上实现高性能控制。

3. 通信协议设计
   使用自定义的 CAN-based 通信协议（moteus 协议），支持多节点同步、遥测数据流、参数动态配置，对构建机器人分布式控制系统很有启发。

4. 调试与工具链完整
   配套的 moteus_tool、GUI、moteus_python 库等，展示了如何构建开发者友好的调试生态，提供基于名称的寄存器访问功能，通过逻辑树结构组织，并具备实时遥测数据绘图能力。

5. 开源且许可证友好（Apache 2.0）
   可自由学习、修改、商用，适合深度研究。