dsp-基于sopc的简易运动控制芯片方案

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1、基于SOPC的简易运动控制芯片方案作者：於凤兵胡军舰摘要：现在的运动控制器已经发展到了以专用芯片(ASIC)或FPGA作为核心处理部件的开放式运动控制器。这样的解决方案突出的特点，是让运动控制的处理部分以独立的、硬件性方式展开，增加系统的性能和可靠性,从而有效地解决了以单纯的MCU或DSP系统的处理带宽限制，以及用户系统软件和运动控制软件混杂性的问题。关键词：SOPC，运动控制器，FPGA现在的运动控制器已经发展到了以专用芯片(ASIC)或FPGA作为核心处理部件的开放式运动控制器。这样的解决方案突出的特点，是让运动控制的处理部分以独立的、硬件性方式展开

2、，增加系统的性能和可靠性,从而有效地解决了以单纯的MCU或DSP系统的处理带宽限制，以及用户系统软件和运动控制软件混杂性的问题。业界也早已出现了各种类型的运动控制专用芯片，虽然有较高的功能、性能，但一般都比较复杂，使得客户应用起来非常困难。用户们常常需要一种容易使用的运动控制芯片与通用MCU/CPU结合起来的系统方案，用以面向更一般性的或中低端的应用场合。这样的方案里，运动控制芯片部分可以担当关键的马达控制信号发生功能，又可以拥有较高的性能和其他的系统性接口资源(若是利用8253/8254之类的计数器，就显得捉襟见肘，计数长度太短，且没有其他资源）；而在

3、MCU/CPU部分可以通过一些简单的控制指令完成对马达运动的控制，更多的资源用来处理系统界面或应用软件。简单而言，就是需要一个方案有效地协调了运动控制系统的软硬件的分工，软件部分方便客户开发，硬件部分确保系统性能。深圳市斯迈迪科技发展有限公司(Smarteer)推出的SM1000系列SOPC运动控制芯片就是上述需求的解决方案。它是在高性能系列运动控制FPGA/芯片—SM5000方案后，经过不断的技术积累和市场调查后，特地为中低端市场应用推出的。SM1000是一个简易的运动控制芯片系列，它提供长达32位的可编程计数和脉冲发生的功能，脉冲频率可以高达10M赫

4、兹以上，同时在芯片内部增加了许多系统性的资源，比如：内置3-8译码器、地址锁存器、矩阵键盘扫描接口和通用I/O等。由于芯片是SOPC技术方案，因此还可以根据客户的具体需求做定向化的设计。SM1000简易而又方便于客户应用，它面向更广泛、更一般的运动控制应用领域。利用它结合MCU/CPU可以便捷地组建成一个运动控制系统，尤其是一些嵌入式、系统集成的应用系统。SM1000非常适合于独立多轴的马达控制场合，同时结合控制软件也可以非常灵活地实现常见的加减速运动控制，甚至多轴联动控制。以下是SM1000系列芯片技术特点和应用介绍。一、SM1000芯片方案的技术指标

5、⑴输入时钟CLK频率最高到78MHz；⑵1-4路32位计数器，可达计数范围为：1~2,147,483,647；⑶1-4路32位直接脉冲分频器，可设置频率系数范围为：1~2,147,483,647；⑷1-4路正/反向脉冲输出，可接成差分输出；⑸1-4路正/反向脉冲输出有效指示，可接成差分输出；⑹最高输出脉冲频率为：CLK/64(SM1001不同)；⑺其他功能：a)内置3-8译码器，输出7个附加片选信号；b)8通用输入+8通用输出；c)可接8x8矩阵键盘，直接读取按键编码/有效值；d)8位数据接口(内置地址锁存，可以直接接MCS51CPU)。二、SM1000

6、系列规格三、SM1000功能框图图1.SM1000功能框图1.复位2.锁存3.总线4.2-4路计数器5.2-4路32位脉冲分频器6.GPIO7.3-8译码器8.8x8矩阵键盘四、功能引脚介绍五、应用方向举例1.步进马达控制器2.轻纺设备：缝纫机/绣花机等3.机器手/臂4.空间座标测量/定位系统5.经济型通用运动控制器6.钻孔、铣边设备7.其他六、编程应用介绍A、CPU接口该芯片采用通用80518位地址/数据复用接口。由于芯片内置了地址锁存器，因此可以直接与8051单片机地址/数据总线相连，而不需要通过地址锁存器分离出地址和数据总线。另外，该芯片内置了一个

7、3-8译码器，可以输出7个片选信号，以供用户扩展地址译码用。这样，极大地方便了用户基于8051单片机的应用系统设计。整个接口只需要14根线。包括：a)8根地址/数据总线：AD0~7b)3根片选线：CS1~3c)1根地址锁存允许线：ALEd)1根读允许线：RD_ne)1根写允许线：WR_n输出7根片选线，地址划分见地址分配表。B、地址分配C、CPU读/写操作读写脉冲计数器：脉冲计数器的值可以用命令直接写，但要读出时，就必须先用锁存脉冲计数器值命令，先锁存起来，再用命令直接读；如下所示。写脉冲计数器操作格式：a、（*地址）=数据;其中：地址=基地址+0+nn

8、*16+mm;nn=(0~3)为通道号，mm=(0~3)为字节地址；数据为8位字