OpenRobot Motor CAN Protocol

Change Logs

General

Item	Value
CAN ID	0x140 + Motor_ID
Frame Type	Standard (SID)
DLC	8 bytes (fixed)
Byte Order	Little-Endian

Motor Direction Inversion

MCCONF의 m_invert_direction 설정이 CAN 경계에서 자동 적용된다.

Motor Status Response Format

공통 응답 포맷 — 0xA1~0xA4, 0x9C, 0xC0 명령에 공통 적용

Byte	Field	Type	Unit	Note
DATA[0]	Command ID	uint8	—	Echo
DATA[1]	Motor Temperature	int8	1 °C / LSB
DATA[2-3]	Torque Current (Iq)	int16	−2048~2048 = −33A~33A
DATA[4-5]	Motor Speed	int16	1 dps / LSB
DATA[6-7]	Encoder Position	uint16	14-bit, offset applied	CNT2DEG = 360/16384

TX CAN Protocols Summary

Command Message for controller (Message ID = 0x140 + Motor ID)

Description	DATA[0]	DATA[1]	DATA[2]	DATA[3]	DATA[4]	DATA[5]	DATA[6]	DATA[7]
Read PID data	0x30	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Write PID to ROM	0x32	NULL	Position loop Kp		Position loop Ki		Position loop Kd
Read encoder data	0x90	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Write encoder offset	0x91	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	Encoder offset
Write current pos as zero	0x19	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Read multi turns angle	0x92	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Read Motor Status 2	0x9C	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Read Motor Status 3	0x9D	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Motor off	0x80	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Motor stop	0x81	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Motor running	0x88	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Torque closed-loop	0xA1	NULL	NULL	NULL	Torque current ctrl		Damping Const
Speed closed-loop	0xA2	speed_mode	NULL	NULL	speed control (int32)
Position closed-loop 1	0xA3	NULL	NULL	NULL	Position control (int32)
Set Multiturn position	0xA4	NULL	Speed limit		Position control (int32)
Duty Closed-Loop	0xA5	NULL	NULL	NULL	Duty (int16)		NULL	NULL
Read Fault Code	0xB0	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Clear Error Flag	0x9B	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Read Max Current	0xB1	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Write Max Current to ROM	0xB2	oc_mode	Motor Curr. Max		Motor Curr. Abs Max		Bat Curr. Max
MIT Control	0xC0	p_des (16bit)		v_hi (8bit)	v_lo4|kp_hi4	kp_lo (8bit)	Kd (8bit)	τ_ff (8bit)
MIT Enter Motor Mode	0xC1	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
MIT Exit Motor Mode	0xC2	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Clear Error Flag	0x9B	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
MIT Set Zero Position	0xC3	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	Offset (int16)
Read MIT Params	0xC4	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL
Write MIT Params to ROM	0xC5	v_max	t_max	Kt_input (uint16)		GR (uint16)		NULL
Read External Sensor	0xD0	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL	NULL

RX CAN Protocols Summary

Description	DATA[0]	DATA[1]	DATA[2]	DATA[3]	DATA[4]	DATA[5]	DATA[6]	DATA[7]
Read PID data	0x30	0x00	Position loop Kp		Position loop Ki		Position loop Kd
Write PID to ROM	0x32	0x00	Position loop Kp		Position loop Ki		Position loop Kd
Read encoder data	0x90	Motor_temp	Encoder position		Encoder original		Encoder offset
Write encoder offset	0x91	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	Encoder offset
Write current pos as zero	0x19	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	Encoder offset
Read multi turns angle	0x92	Multi-turn Angle (7 bytes LE)
Read Motor Status 2	0x9C	Motor_temp	Torque Current		Speed		Encoder Pos
Read Motor Status 3	0x9D	Control Mode	Phase A Curr		Phase B Curr		Phase C Curr
Motor off	0x80	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
Motor stop	0x81	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
Motor running	0x88	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
Torque closed-loop	0xA1	Motor_temp	Torque Current		Speed		Encoder Pos
Speed closed-loop	0xA2	Motor_temp	Torque Current		Speed		Encoder Pos
Position closed-loop 1	0xA3	Motor_temp	Torque Current		Speed		Encoder Pos
Set Multiturn position	0xA4	Motor_temp	Torque Current		Speed		Encoder Pos
Duty Closed-Loop	0xA5	Motor_temp	Torque Current		Speed		Encoder Pos
Read Fault Code	0xB0	Code1	Code2	Code3	Code4	Code5	Code6	Code7
Read Max Current	0xB1	oc_mode	Motor Curr. Max		Motor Curr. Abs Max		Bat Curr. Max
Write Max Current to ROM	0xB2	oc_mode	Motor Curr. Max		Motor Curr. Abs Max		Bat Curr. Max
Clear Error Flag	0x9B	Fault Code	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
MIT Control	0xC0	Motor_temp	Torque Current		Speed (out dps)		Position (int16, ±12.56rad)
MIT Enter Motor Mode	0xC1	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
MIT Exit Motor Mode	0xC2	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
MIT Set Zero Position	0xC3	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	Offset echo
Read MIT Params / Write MIT Params	0xC4	v_max	t_max	Kt_out (uint16)		GR (uint16)		0x00
Read External Sensor	0xD0	valid	Temperature		Pressure		Atmosphere

Command Summary

ID	Command	Type	Returns Status?
0x30	Read PID Data	Read	No (PID gains)
0x32	Write PID to ROM	Write	No (echo)
0x90	Read Encoder Data	Read	No (encoder only)
0x91	Write Encoder Offset	Write	No (echo)
0x19	Write Current Pos as Zero	Write	No (offset)
0x92	Read Multi-Turn Angle	Read	No (angle only)
0x9C	Read Motor Status 2	Read	Yes
0x9D	Read Motor Status 3	Read	Yes (phase currents)
0x80	Motor Off	Control	No (ACK)
0x81	Motor Stop	Control	No (ACK)
0x88	Motor Running (Start)	Control	No (ACK)
0xA1	Torque Closed-Loop	Control	Yes
0xA2	Speed Closed-Loop	Control	Yes
0xA3	Position Closed-Loop 1	Control	Yes
0xA4	Set Multiturn Position	Control	Yes
0xA5	Duty Closed-Loop	Control	Yes
0xB0	Read Fault Code	Read	No (fault codes)
0xB1	Read Max Current	Read	No (current limits)
0xB2	Write Max Current to ROM	Write	No (echo)
0xC0	MIT Control	Control	Yes
0xC1	MIT Enter Motor Mode	Control	No (ACK)
0xC2	MIT Exit Motor Mode	Control	No (ACK)
0x9B	Clear Error Flag	Write	No (fault_code after clear)
0xC3	MIT Set Zero Position	Write	No (ACK + offset echo)
0xC4	Read MIT Params	Read	No (MIT params)
0xC5	Write MIT Params to ROM	Write	No (echo as 0xC4)
0xD0	Read External Sensor	Read	No (sensor data)

Command Details

---

0x30 Read PID Data

Read position PID gains.

RX:

Byte	Field	Type	Scale
DATA[0]	0x30	uint8	—
DATA[1]	0x00	—	—
DATA[2-3]	Kp	int16	×1000 (0.001/LSB)
DATA[4-5]	Ki	int16	×100000 (0.00001/LSB)
DATA[6-7]	Kd	int16	×100000 (0.00001/LSB)

---

0x32 Write PID to ROM

Write position PID gains to EEPROM (persistent).

RX: Echo of TX

---

0x90 Read Encoder Data

RX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0x90	uint8	—
DATA[1]	Motor Temp	int8	1 °C / LSB
DATA[2-3]	Encoder Position	uint16	original − offset
DATA[4-5]	Encoder Original	uint16	raw (0–360°)
DATA[6-7]	Encoder Offset	uint16

---

0x91 Write Encoder Offset

RX: Echo of TX

---

0x19 Write Current Position to ROM as Motor Zero

---

0x92 Read Multi-Turn Angle

RX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0x92	uint8	—
DATA[1-7]	Motor Angle	int64 (7 bytes LE)	0.01 deg/LSB, cumulative

---

0x9C Read Motor Status 2

Read-only status query. Returns same motor status format as 0xA1~0xA4 without commanding any motion. Safe for continuous polling.

RX: Standard Motor Status Response format

Byte	Field	Type	Unit	Note
DATA[0]	0x9C	uint8	—	Echo
DATA[1]	Motor Temperature	int8	1 °C / LSB
DATA[2-3]	Torque Current (Iq)	int16	−2048~2048 = −33A~33A
DATA[4-5]	Motor Speed	int16	1 dps / LSB
DATA[6-7]	Encoder Position	uint16	14-bit, offset applied	CNT2DEG = 360/16384

---

0x9D Read Motor Status 3

Read-only status query returning control mode and phase currents (A/B/C). Based on RMD protocol 0x9D with control_mode added in DATA[1] (originally NULL).

RX:

Byte	Field	Type	Unit	Note
DATA[0]	0x9D	uint8	—	Echo
DATA[1]	Control Mode	uint8	enum	See table below
DATA[2-3]	Phase A Current	int16	1A / 64 LSB	iA = i_alpha
DATA[4-5]	Phase B Current	int16	1A / 64 LSB	iB = −0.5·i_alpha + √3/2·i_beta
DATA[6-7]	Phase C Current	int16	1A / 64 LSB	iC = −(iA + iB)

Control Mode Values:

Value	Mode	CAN Command Origin
0	NONE_CONTROL	Initial state
1	MOTOR_RELEASE	0x80 Motor Off
2	CURRENT_BRAKE	Current brake
3	DUTY_CONTROL	0x88 Motor Start
4	CURRENT_CONTROL	0xA1 Torque
5	DAMPED_CURRENT_CONTROL	0xA1 w/ damping_kd
7	POSITION_CONTROL_ACCUM	0xA3 Direct PID
8	DPS_CONTROL_TIMEOUT	Speed timeout
9	DPS_CONTROL_DURATION	0xA2 Speed (mode=0) / 0x81 Stop
10	SERVO_CONTROL	0xA4 / or_limit redirect
11	TRAJ_CONTROL	Trajectory
12	MIT_CONTROL_MODE	0xC0 MIT Control

---

0x80 Motor Off

Turns off motor output, clears operating state and accumulated position.

RX: Echo (all zeros)

---

0x81 Motor Stop

Stops motor (speed = 0) but retains operating state. Can be resumed.

RX: Echo (all zeros)

---

0x88 Motor Running (Start)

Resume from stop state. Sets duty = 0 (brake mode).

RX: Echo (all zeros)

---

0xA1 Torque Closed-Loop

TX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xA1	uint8	—
DATA[1]	0x00	—	reserved
DATA[2-3]	0x0000	—	reserved
DATA[4-5]	iqControl	int16	−2048~2048 = −33A~33A
DATA[6-7]	damping_kd	int16	0~100 (100 = max damping)

RX: Motor Status Response Format

---

0xA2 Speed Closed-Loop

Supports two speed control modes selectable via DATA[1].

TX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xA2	uint8	—
DATA[1]	speed_mode	uint8	0 = DPS (default), 1 = eRPM
DATA[2-3]	0x0000	—	reserved
DATA[4-7]	speedControl	int32	mode 0: 0.01 dps/LSB, mode 1: 1 eRPM/LSB

speed_mode values:

Value	Mode	Control Loop	Unit	Description
0	DPS	OpenRobot custom	0.01 dps/LSB	위치제어 기반 사다리꼴 프로파일 속도제어 (기본값)
1	eRPM	VESC built-in PID	1 eRPM/LSB	VESC 내장 PID 속도제어 루프 (mc_interface_set_pid_speed)

RX: Motor Status Response Format (동일)

---

0xA3 Position Closed-Loop 1 (Multi-turn, Direct PID)

Direct position PID control. No velocity limiting — large steps cause full current output immediately.

TX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xA3	uint8	—
DATA[1-3]	0x000000	—	reserved
DATA[4-7]	angleControl	int32	0.01 deg / LSB

RX: Motor Status Response Format

---

0xA4 Set Multiturn Position (DPS-limited)

Position control with velocity limiting via servo controller. Recommended for large position moves.

TX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xA4	uint8	—
DATA[1]	0x00	—	reserved
DATA[2-3]	maxSpeed	uint16	1 dps / LSB (1~25000)
DATA[4-7]	angleControl	int32	0.01 deg / LSB

RX: Motor Status Response Format

---

0xB0 Read Fault Code

RX:

Byte	Field	Note
DATA[0]	0xB0	—
DATA[1-7]	Fault codes 1~7	Oldest to newest

Fault Code Table (10진수값):

Code	Fault	Code	Fault
0	NONE	14	FLASH_CORRUPTION
1	OVER_VOLTAGE	15	HIGH_OFFSET_CURRENT_SENSOR_1
2	UNDER_VOLTAGE	16	HIGH_OFFSET_CURRENT_SENSOR_2
3	DRV	17	HIGH_OFFSET_CURRENT_SENSOR_3
4	ABS_OVER_CURRENT	18	UNBALANCED_CURRENTS
5	OVER_TEMP_FET	19	BRK
6	OVER_TEMP_MOTOR	20	RESOLVER_LOT
7	GATE_DRIVER_OVER_VOLTAGE	21	RESOLVER_DOS
8	GATE_DRIVER_UNDER_VOLTAGE	22	RESOLVER_LOS
9	MCU_UNDER_VOLTAGE	23	FLASH_CORRUPTION_APP_CFG
10	BOOTING_FROM_WATCHDOG_RESET	24	FLASH_CORRUPTION_MC_CFG
11	ENCODER_SPI	25	ENCODER_NO_MAGNET
12	ENCODER_SINCOS_BELOW_MIN_AMPLITUDE	26	ENCODER_MAGNET_TOO_STRONG
13	ENCODER_SINCOS_ABOVE_MAX_AMPLITUDE

---

0xB1 Read Max Current

RX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xB1	uint8	—
DATA[1]	OC_Mode	uint8	0=LIMIT, 1=LATCH, 2=REPORT, 3=DISABLED
DATA[2-3]	Motor Current Max	int16	0.01 A / LSB
DATA[4-5]	Motor Current Abs Max	int16	0.01 A / LSB
DATA[6-7]	Battery Current Max	int16	0.01 A / LSB

---

0xB2 Write Max Current to ROM

Same format as 0xB1 RX (with 0xB2 as DATA[0]).

TX:

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xB2	uint8	—
DATA[1]	OC_Mode	uint8	기본값 3 (DISABLED) 권장
DATA[2-3]	Motor Current Max	int16	0.01 A/LSB (예: 2000 = 20A)
DATA[4-5]	Motor Current Abs Max	int16	0.01 A/LSB (예: 15000 = 150A)
DATA[6-7]	Battery Current Max	int16	0.01 A/LSB (예: 9900 = 99A)

RX: Echo of TX

---

0xA5 Duty Closed-Loop

PWM Duty를 직접 설정. −1.0 ~ 1.0 범위의 Duty를 int16 (scale ×10000)으로 전송.

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xA5	uint8	Command
DATA[1-3]	Reserved	-	0x00
DATA[4-5]	Duty	int16 LE	−10000 ~ 10000 (= −1.0 ~ 1.0)
DATA[6-7]	Reserved	-	0x00

RX: Motor Status Response (공통 포맷 — temp, torque current, speed, encoder pos)

Terminal Commands

or_limit — Position Command Safety Limiter

Firmware-level protection against dangerous large position jumps via 0xA3. Without protection, a large position step causes the PID to output maximum current instantaneously, which can trigger DRV/FET overcurrent faults.

Background: Two Position Control Paths

	0xA3 — Direct PID	0xA4 — Servo Controller
Control Loop	run_pid_control_pos_accum() @10kHz output = Kp·e + Ki·∫e + Kd·de/dt → iq = output × I_max	Trapezoidal velocity profile generator Speed capped at Vel_maximum (DPS)
Velocity Limit	None — full current immediately	Yes — maxSpeed parameter
Characteristics	Fast response, best for small steps & tracking	Smooth accel/decel, safe for large moves

Mode 1: REDIRECT — Control Path Switching

Intercept point: app_openrobot_set_position() (command reception) + control loop (auto-return)

When |target − current_pos| > max_step:

• Redirects to the servo controller (0xA4 path) with DPS velocity limiting
• Motor follows trapezoidal velocity profile toward target
• Auto-return: control loop monitors position error. When |target − current_pos| ≤ max_step, automatically switches back to Direct PID.

This means both single-shot and repeated 0xA3 commands always end up in Direct PID at steady state:

Parameter	Description	Default
deg	Step threshold — redirect if |delta| exceeds this. Also used as auto-return threshold.	60°
dps	Max speed for servo controller redirect path	10000 dps

Mode 2: RAMP — PID Output Slew Rate Limiting

Intercept point: run_pid_control_pos_accum() (inside Direct PID loop @10kHz)

The position controller remains 0xA3 Direct PID, but the PID output increase rate is clamped:

• Only limits when |output| is increasing (away from zero)
• Braking/convergence is unrestricted — prevents oscillation
• Default: 0.02/cycle → 0 to full output in 5 ms (50 cycles @10kHz)

Parameter	Description	Default
ramp_ms	Time for PID output to ramp from 0 to 100%	5 ms

Comparison

	Mode 1 (REDIRECT)	Mode 2 (RAMP)
Intercept point	Command reception + control loop	Direct PID loop (10kHz)
Method	Switches to servo controller	Limits PID output slew rate
Position controller	Servo → auto-return to Direct PID	Always Direct PID
Steady state	Direct PID (auto-return)	Direct PID
Velocity profile	Trapezoidal (accel→cruise→decel)	None (PID response with ramp)
Current limiting	Indirect (via velocity limit)	Direct (output rate limit)
Default params	60° threshold, 10000 dps	5 ms (0→full)
Advantage	Smooth profile, intuitive	Simple, preserves PID characteristics

MIT Control Protocol

CubeMars AK 시리즈 호환 임피던스 제어 프로토콜. 로봇 관절의 컴플라이언트 제어에 사용되며, 매 제어 사이클마다 위치/속도 목표값과 강성/감쇠 게인 및 피드포워드 토크를 전송한다. 모든 파라미터는 출력단(output-side) Nm 기준으로 동작하며, 기어비(GR)와 토크 상수(Kt_out)를 통해 모터단 전류(Iq)로 자동 변환된다.

Control Loop Architecture

MIT 임피던스 제어는 FOC ISR 내부에서 ~10kHz 주기로 실행된다. 출력단 토크(τ_out, Nm)를 계산한 후 Kt_out으로 나누어 전류(Iq) 지령으로 변환한다. FOC 전류 루프의 Iq 기준값으로 작용하므로, 외부 PID를 거치지 않고 최소 지연으로 토크를 생성한다.

Command Variables & Gain Descriptions

변수	단위	범위	역할
p_des	rad	±12.5	목표 위치 (출력단). 엔코더 multiturn 누적 각도를 GR로 나눈 출력단 좌표계 기준. 0xC3 Set Zero 후 0.0이 현재 위치가 된다. m_invert_direction 설정 시 CAN 경계에서 부호 반전.
v_des	rad/s	±V_MAX	목표 속도 (출력단). 정지 유지 시 0, 궤적 추종 시 원하는 속도 프로파일 값. Kd와 함께 댐핑 제어에 사용. V_MAX는 EEPROM 설정값 (기본 45 rad/s, 0xC4/0xC5로 변경 가능).
Kp	Nm/rad	0–500	위치 강성 (스프링 상수). 출력단 위치 오차 1 rad당 발생시킬 토크(Nm). 값이 클수록 단단하게 위치를 유지하고, 0이면 위치 피드백 없음. 로봇 관절의 가상 스프링 역할. 예: Kp=10이면 1 rad 오차 시 10 Nm의 복원 토크 발생.
Kd	Nm·s/rad	0–5	속도 감쇠 (댐퍼 상수). 출력단 속도 오차 1 rad/s당 발생시킬 토크(Nm). Kp와 함께 사용하면 진동을 억제하고, 단독(Kp=0)으로 사용하면 점성 마찰처럼 동작. 예: Kd=0.5이면 1 rad/s 속도 오차 시 0.5 Nm의 감쇠 토크 발생.
τ_ff	Nm	±T_MAX	피드포워드 토크. 임피던스 제어와 무관하게 직접 더해지는 출력단 토크. 중력 보상, 마찰 보상, 또는 역동역학 계산 결과를 주입할 때 사용. Kp=Kd=0이면 순수 토크 제어. T_MAX는 EEPROM 설정값 (기본 33 Nm, 0xC4/0xC5로 변경 가능). m_invert_direction 설정 시 CAN 경계에서 부호 반전.

v_des 동작 원리 — 댐퍼의 기준 속도

댐퍼 항 Kd × (v_des − v_act/GR)에서 v_des는 댐퍼가 허용하는 출력단 기준 속도를 설정한다. 댐퍼는 항상 v_act/GR을 v_des 쪽으로 끌어당긴다.

v_des = +5 rad/s  (정방향으로 이동하려는 궤적)

v_act/GR	v_des − v_act/GR	Kd 항	효과
0 (정지)	+5	+5Kd	정방향으로 밀어줌 (가속)
+3 (느림)	+2	+2Kd	더 빠르게 가라고 보조
+5 (정확)	0	0	완벽 → 간섭 없음
+8 (빠름)	−3	−3Kd	너무 빠르므로 브레이크

v_des = −5 rad/s  (역방향으로 이동하려는 궤적)

v_act/GR	v_des − v_act/GR	Kd 항	효과
0 (정지)	−5	−5Kd	역방향으로 밀어줌 (가속)
−3 (느림)	−2	−2Kd	더 빠르게 역방향 보조
−5 (정확)	0	0	완벽 → 간섭 없음
−8 (빠름)	+3	+3Kd	너무 빠르므로 브레이크

v_des = 0  (가장 흔한 사용 — 정지 유지 / 위치 유지)

v_act/GR	v_des − v_act/GR	Kd 항	효과
+5 (정방향)	−5	−5Kd	멈춰! (역방향 전류)
−5 (역방향)	+5	+5Kd	멈춰! (정방향 전류)
0 (정지)	0	0	정지 유지 → 간섭 없음

Usage Patterns

사용 패턴	p_des	v_des	Kp	Kd	τ_ff	동작
순수 토크 제어	-	-	0	0	원하는 토크	Kp=0, Kd=0이면 τ_ff만 적용. 출력단 Nm 단위의 직접 토크 제어.
위치 유지 (스프링-댐퍼)	목표 위치	0	>0	>0	0	외력에 대해 스프링처럼 복원. Kp↑ = 더 단단, Kd↑ = 진동 감소.
가변 임피던스	목표 위치	0	가변	가변	0	매 사이클 Kp/Kd를 변경하여 충격 시 유연, 정밀 작업 시 강건 전환.
궤적 추종	궤적 p(t)	궤적 v(t)	>0	>0	τ(t)	매 사이클 (p, v, τ)를 업데이트. 로봇 동역학 계산 기반 제어.
중력 보상	현재 위치	0	0	0	중력 토크	관절의 무게를 상쇄하는 출력단 토크(Nm). 사람이 손으로 자유롭게 움직일 수 있음 (제로-G).
점성 감쇠 (백드라이브)	-	0	0	>0	0	Kp=0이면 위치 구속 없이 속도에 비례하는 저항만 발생. 안전한 물리적 상호작용.

Typical Control Sequence

Feedback Variables (p_act, v_act)

변수	소스	설명
p_act	(mcpwm_foc_get_pos_accum() − offset) × π/180	엔코더 multiturn 누적 각도(deg)를 rad으로 변환. MIT Set Zero (0xC3) 오프셋 적용됨. 제어 법칙에서 p_act/GR로 나누어 출력단 좌표로 변환 후 비교.
v_act	mcpwm_foc_get_rps()	FOC에서 계산한 모터단 회전 속도 (rad/s). 제어 법칙에서 v_act/GR로 나누어 출력단 속도로 변환 후 비교.

MIT Parameter Encoding (7 bytes)

data8[1]~data8[7]에 56-bit 비트 패킹. CubeMars 표준 인코딩 방식. V_MAX, T_MAX는 0xC4/0xC5로 변경 가능.

Field	Bits	Range	Resolution	Byte Position
p_des (position)	16	±12.5 rad	0.0004 rad (0.02°)	DATA[1-2]
v_des (velocity)	12	±V_MAX rad/s (default 45)	V_MAX/2048	DATA[3] + DATA[4] hi-nibble
Kp (stiffness)	12	0–500 Nm/rad	0.122	DATA[4] lo-nibble + DATA[5]
Kd (damping)	8	0–5 Nm·s/rad	0.020	DATA[6]
τ_ff (feedforward)	8	±T_MAX Nm (default 33)	T_MAX/128	DATA[7]

---

0xC0 MIT Control

MIT 임피던스 제어. 위치/속도/강성/감쇠/피드포워드 토크 5개 파라미터를 7-byte 패킹으로 전송.

RX: Motor Status Response (공통 포맷)

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xC0	uint8	Echo
DATA[1]	Motor Temperature	int8	1 °C / LSB
DATA[2-3]	Torque Current (Iq)	int16	−2048~2048 = −33A~33A
DATA[4-5]	Motor Speed	int16	1 dps / LSB (출력단: ÷GR 적용, m_invert_direction 반영)
DATA[6-7]	Encoder Position	uint16	14-bit, offset applied

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0xC1 MIT Enter Motor Mode

모터 Enable. CubeMars 프로토콜의 Enter Motor Mode (0xFC)에 해당.

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0xC2 MIT Exit Motor Mode

모터 Release. CubeMars 프로토콜의 Exit Motor Mode (0xFD)에 해당. 전류를 0으로 만들고 모터를 해제한다.

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0x9B Clear Error Flag

현재 fault 상태 및 fault 이력(최근 7개)을 모두 클리어한다. Fault Latch 해제 후 모터는 OFF 상태로 복귀.

Byte	Field	Note
RX DATA[1]	fault_code	클리어 후 남은 fault code. 0이면 성공, 0이 아니면 HW fault(DRV) 잔존

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0xC3 MIT Set Zero Position

MIT 제어의 현재 위치를 영점(또는 지정 오프셋)으로 설정. CubeMars 프로토콜의 Set Zero Position (0xFE)에 해당.

Byte	Field	Type	Note
DATA[6:7]	Offset	int16 LE	출력단 기준, 0.01 deg/LSB. 0=현재위치가 0도, 3000=현재위치가 30.00도, −4500=현재위치가 −45.00도. 범위: ±327.67°

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0xC4 Read MIT Params / 0xC5 Write MIT Params to ROM

MIT 제어 파라미터 (V_MAX, T_MAX, Kt, Gear Ratio) 읽기/쓰기. EEPROM에 영구 저장.

TX (Read):

TX (Write):

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xC5	uint8	Command
DATA[1]	V_MAX	uint8	Max velocity range (rad/s), default 45
DATA[2]	T_MAX	uint8	Max torque range (A), default 33
DATA[3-4]	Kt_input	uint16 LE	×0.001 Nm/A (motor-side). 0 = auto from MCCONF
DATA[5-6]	Gear Ratio	uint16 LE	×0.01 (예: 900 = 9.0)
DATA[7]	Reserved	-	0x00

RX (공통 — 0xC4 Read 및 0xC5 Write 모두):

Byte	Field	Type	Note
DATA[0]	0xC4	uint8	항상 0xC4 (Read/Write 모두)
DATA[1]	V_MAX	uint8	현재 V_MAX (rad/s)
DATA[2]	T_MAX	uint8	현재 T_MAX (A)
DATA[3-4]	Kt_out	uint16 LE	×0.001 Nm/A (output-side = Kt_input × GR)
DATA[5-6]	Gear Ratio	uint16 LE	×0.01
DATA[7]	Reserved	-	0x00

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0xD0 Read External Sensor

외부 센서 데이터 읽기. CAN → RS485 → XIAO RA4M1 → I2C → MS5803 경로로 온도/압력/기압을 읽는다. 응답까지 최대 500ms 소요.

RX:

Byte	Field	Type	Unit	Note
DATA[0]	0xD0	uint8	—	Echo
DATA[1]	Valid	uint8	0/1	1 = 유효한 데이터
DATA[2-3]	Temperature	int16 LE	0.01 °C / LSB	예: 2350 = 23.50°C
DATA[4-5]	Pressure	uint16 LE	1 mbar / LSB	예: 1013 = 1013 mbar
DATA[6-7]	Atmosphere	uint16 LE	0.0001 atm / LSB	예: 10000 = 1.0000 atm

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CubeMars 프로토콜 매핑

CubeMars 원본	OpenRobot RMD	기능
0xFC (CAN ID)	0xC1 (DATA[0])	Enter Motor Mode
0xFD (CAN ID)	0xC2 (DATA[0])	Exit Motor Mode
0xFE (CAN ID)	0xC3 (DATA[0])	Set Zero Position
MIT frame (CAN ID)	0xC0 (DATA[0])	Impedance Control

부록: 기존 제어 모드와의 비교

MIT 임피던스 제어가 기존 위치/속도 제어보다 구조적으로 단순하고 직접적인 이유를 비교한다.

	기존 위치 PID (0xA3 / 0xA4)	MIT Control (0xC0)
제어 구조	PID (P+I+D) → 정규화 출력 (-1~1) → × lo_current_max	PD + FF → τ_out (Nm) → Iq = τ/Kt_out
I-term (적분항)	있음 (windup 위험)	없음 (τ_ff로 대체)
D-term / 감쇠	오차 미분 + LP 필터	실제 속도(rad/s) 직접 사용
출력 단위	정규화 비율 (-1~1)	물리적 토크 (Nm) → 전류 변환
DPS 속도제어	프로파일 생성 → 위치 PID (이중 루프)	단일 루프
게인 조정	FW에 고정 (MCCONF)	매 프레임 전송 (실시간 변경)

1. PID 출력이 정규화된 비율 — 가장 큰 구조적 차이

기존 run_pid_control_pos_accum()의 출력 경로:

p_pid_kp의 단위가 “각도오차(deg)당 비율”이므로, lo_current_max가 바뀌면 같은 Kp에서 실제 전류가 달라진다. 모터/설정마다 게인 재튜닝이 필요하며, I-term windup 보호도 이 비율 기준이라 미묘한 동적 문제가 발생할 수 있다.

MIT 제어의 출력 경로:

정규화 없이 출력단 토크(Nm)를 직접 계산하므로, Kp=10이면 1 rad 오차에 10 Nm의 토크가 발생한다는 것이 직관적이다. GR과 Kt_out을 통해 자동으로 전류(Iq)로 변환되므로, 모터나 감속기 구성이 바뀌어도 물리적 의미가 유지된다.

2. I-term (적분항)의 유무

기존 PID에는 I-term이 있다. 정지 시 오차가 남으면 I-term이 서서히 누적되다가 한계를 넘으면 한꺼번에 방출되어 오버슈트와 진동을 유발할 수 있다. Anti-windup 보호가 있지만 튜닝이 까다롭다.

MIT 제어에는 I-term이 없다 (순수 PD + FF). 로봇 임피던스 제어에서는 I-term 없이 τ_ff (피드포워드 토크)로 정상상태 오차를 보상하는 것이 표준적이며, windup이 원천적으로 발생하지 않는다.

3. D-term: 오차 미분 vs 실제 속도 피드백

4. DPS 속도제어의 이중 루프

RMD 0xA2 (DPS) 명령은 dps_control_thread에서 사다리꼴 속도 프로파일(genProfile)을 생성한 뒤, 그 출력(deg_ref)을 다시 위치 PID에 넣는 이중 루프 (프로파일 → 위치 PID → 전류) 구조이다. 두 루프의 게인이 서로 간섭할 수 있으며, 프로파일 생성의 이산화 오차도 누적된다.

MIT는 단일 루프. 임피던스 법칙이 출력단 토크를 계산하고 Kt_out으로 나누어 직접 Iq를 생성하므로 중간 단계가 없다.

VESC EID Protocol

CAN Extended ID (EID)를 사용하는 VESC 내장 통신 프로토콜. SID 프로토콜과 별도로 동작하며, MCCONF/APPCONF 파라미터 설정, 펌웨어 업로드, 리부트 등에 사용된다.

EID Frame Format

Item	Value
Frame Type	Extended (EID, 29-bit)
EID Format	(packet_type << 8) | target_id
Byte Order	Big-Endian
PC Sender ID	0xFE (254)

VESC EID Packet Types

Type	Value	Direction	Description
CAN_PACKET_FILL_RX_BUFFER	5	TX/RX	Multi-frame 데이터 버퍼 채우기
CAN_PACKET_FILL_RX_BUFFER_LONG	6	TX/RX	Long index (16-bit offset) 버퍼 채우기
CAN_PACKET_PROCESS_RX_BUFFER	7	TX/RX	버퍼 처리 명령 (CRC 포함)
CAN_PACKET_PROCESS_SHORT_BUFFER	8	TX/RX	짧은 단일 프레임 명령

주요 VESC Commands (CommPacketId)

ID	Command	Type	Description
0	COMM_FW_VERSION	Read	펌웨어 버전 조회
14	COMM_GET_MCCONF	Read	Motor Configuration 읽기 (~457 bytes)
13	COMM_SET_MCCONF	Write	Motor Configuration 쓰기
15	COMM_GET_MCCONF_DEFAULT	Read	Motor Configuration 기본값 읽기
17	COMM_GET_APPCONF	Read	App Configuration 읽기 (~418 bytes)
16	COMM_SET_APPCONF	Write	App Configuration 쓰기
18	COMM_GET_APPCONF_DEFAULT	Read	App Configuration 기본값 읽기
28	COMM_REBOOT	Control	MCU 리부트 (IWDG watchdog 리셋)
31	COMM_ERASE_NEW_APP	Write	Staging area 삭제 (펌웨어 업로드 1단계)
32	COMM_WRITE_NEW_APP_DATA	Write	Staging area에 바이너리 쓰기 (2단계)
36	COMM_JUMP_TO_BOOTLOADER	Control	부트로더로 점프 (3단계)
46	COMM_ERASE_BOOTLOADER	Write	부트로더 섹터 삭제 (부트로더 업로드 시)

MCCONF PID Offsets

MCCONF 바이너리 페이로드 내 PID 파라미터 오프셋 (MCCONF_SIGNATURE: 0x83C3E1AA). 값은 VESC float32_auto 포맷 (4 bytes Big-Endian).

Parameter	Speed PID Offset	Position PID Offset
Kp	329	354
Ki	333	358
Kd	337	362
Kd Filter	341	366
Ramp (eRPM/s)	350	—

Firmware Upload via CAN EID

Encoder Native Resolution

Encoder	Resolution	CPR	Note
AS5047	14-bit	16,384	CAN SID 프레임과 동일 해상도
MT6835	21-bit	2,097,152	CAN SID에서는 14-bit로 정규화하여 전송
RLS AksIM-2	20-bit	1,048,576	BiSS-C 인터페이스. CAN SID에서는 14-bit로 정규화

EEPROM Custom Variable Index

conf_general_store_eeprom_var_custom() / conf_general_read_eeprom_var_custom()로 접근하는 사용자 정의 EEPROM 변수 목록. 범위: index 0~63. 터미널에서 or_sev [index]로 개별 값 확인 가능.

Index	Name	Default	Description
0	EEP_APP_SELECT	0	Application mode (0=VESCular, 1=VESCAT)
1	EEP_CAN_TERMINAL_RESISTOR_MODE	0	CAN terminal resistor (0=OFF, 1=ON)
2	EEP_VMAX	DPS_VMAX_DEFAULT	DPS control max velocity (dps)
3	EEP_AMAX	DPS_AMAX_DEFAULT	DPS control max acceleration (dps/s)
4	EEP_ENC_ZERO_POS	0	Encoder zero position offset (deg)
5	EEP_POS_LIMIT_MODE	0	Position limit mode (0=OFF, 1=REDIRECT, 2=RAMP)
6	EEP_POS_LIMIT_STEP	—	Position limit max step (deg)
7	EEP_POS_LIMIT_RAMP	—	Position limit ramp rate (/cycle)
8	EEP_POS_LIMIT_DPS	—	Position limit redirect DPS
9	EEP_DEMO_MODE	0	Demo mode (0=duty, 1=erpm, 2=dps)
10	EEP_DEMO_VALUE	—	Demo control value
11	EEP_DEMO_RAMP_TIME	—	Demo ramp time (s)
12	EEP_DEMO_HOLD_TIME	—	Demo hold time (s)
13	EEP_DEMO_STOP_TIME	—	Demo stop time (s)
14	EEP_MIT_V_MAX	45.0	MIT max velocity range (rad/s)
15	EEP_MIT_T_MAX	33.0	MIT max torque range (Nm)
16	EEP_MIT_KT	0 (auto)	MIT motor-side Kt (Nm/A), 0=auto from flux
17	EEP_MIT_GR	9.0	MIT gear ratio
18	EEP_PDO_TIMEOUT	1000	EtherCAT PDO timeout (ms). v13
19	EEP_BIG_ERROR_THRESHOLD	180.0	Position big error threshold (output-side deg). v13

Revision History

Version	Date	Changes
v7	2024-11-18	Encoder offset, damping torque, fault code, current limit R/W.
v8	2025-05-15	0xA3 changed to multi-turn direct PID. 0xB0/0xB1/0xB2 added. All control commands changed to single-shot (1회 전달 후 유지).
v9	2026-02-09	0x9C (Read Motor Status 2) added. 0x9D (Read Motor Status 3: control mode + phase currents) added. or_limit safety limiter added. Encoder 14-bit normalization for MT6835. 0xA2 speed_mode (DPS/eRPM) added.
v10	2026-02-11	VESC EID Protocol section added. Encoder native resolution (AS5047 14-bit / MT6835 21-bit) with uint64_t overflow fix. COMM_REBOOT HardFault bug fixed. CAN firmware/bootloader upload. Position/Speed PID via MCCONF EID.
v11	2026-02-23	MIT Control Protocol added (0xC0~0xC3). CubeMars AK compatible impedance control: position/velocity/Kp/Kd/torque_ff packed in 7 bytes. Enter/Exit Motor Mode and Set Zero Position commands. Control loop architecture, parameter descriptions, usage patterns documented. Duty Closed-Loop (0xA5) added.
v12	2026-03-05	MIT Parameter R/W (0xC4/0xC5) added: V_MAX, T_MAX, Kt, GR EEPROM read/write. External Sensor (0xD0) added: MS5803 temperature/pressure via RS485. m_invert_direction support at CAN boundary (all control inputs + vel_dps responses). MIT Set Zero (0xC3) changed to runtime-only offset (no EEPROM, 20ms hold counter). RMD→MIT transition auto-capture offset. RLS AksIM-2 20-bit encoder support added.
v13	2026-03-18	EtherCAT Protocol documentation added (PDO/SDO/DC SYNC0/TwinCAT guide). SDO deferred EEPROM store for motor safety. 0x2020 Motor Parameters changed to RW. ESI XML DC-Synchron support. F405 foc_test_capture removed (RAM overflow fix). TwinCAT 3 verified with DC SYNC0.