基于dsp的运动控制卡的软件设计

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1、第一章绪论该运动控制卡利用了DSP对数字信号的高速处理能力，能够实时完成复杂的轨迹运算，使多轴运动控制系统能够在一块插在PC机ISA接口上的运动控制卡上实现。将DSP和PC机结合起来，充分利用了PC机现有的操作环境和资源，使PC机从大量复杂的运算中解脱出来做其它工作。1．2．3FPGA的作用运动控制卡选用Altera公司的可编程逻辑器件MAXIIEPM570实现数字逻辑电路设计，增强了设计灵活性呻·”，。它的在线可编程特性可以使得数字逻辑设计的硬件设计如同软件设计一样简便。FPGA功耗低，主频高，可以使输出脉冲频率达到几十甚至上百兆赫兹；同时，FPGA内部还

2、有大量的RAM区，可以存储大量的需要实时处理的数据。FPGA对主机通过ISA传送来命令的地址进行译码，根据地址和需求的不同，对DSP进行中断，以通知DSP，主机有命令到达⋯侧。MAXIIEPM570在本运动控制卡的作用主要是：(1)对本运动控制卡所占用的上位机IO空间进行译码，并根据不同的命令中断DSP。例如：上位机写数据，MAXIIEPM570对写入地址进行比较译码，若是对本运动控制卡操作，则执行相应操作，完成译码，产生DSP中断。(2)对双口RAM占用的DSP的Io地址空间进行译码，判断DSP是否是对双口RAM进行操作。例如：DSP写数据，MAXIIEP

3、M570对写入地址进行比较译码，若是对双口RAM操作，则执行相应操作，完成译码。1．3本课题的研究意义及主要内容全自动IC芯片焊线机，是广东工业大学机电学院目前正在开发中的一套微电子封装设备。整个焊线机的控制系统包括一台工控机、电机运动控制模块、模拟／数字信号转换与处理模块、图像处理卡以及电源模块n“。以上各部分中，工控机为整个焊线机的核心控制单元，完成整个系统的管理、调度以及人机交互等功能。电机运动控制模块以运动控制卡的形式体现，对电机发出脉冲／方向控制信号、接收并处理各电机轴上的限位开关信号和编码器信号，它与主CPU之间通过ISA总线相连，其运动控制部分

4、是本课题的研究重点。5广东工业大学工学硕士学位论文焊线机的运动控制部分总共包括8个轴的运动控制，运动控制系统的控制精度、稳定性，对于硅片的焊接质量和可靠性至关重要。因此，自主研制适合焊线机使用的运动控制卡及插补算法，对满足焊线质量，降低设备成本具有重要意义。在充分分析目前运动控制卡的现状以及市场需求的基础上，本课题以基于DSP的运动控制卡为研究对象，围绕该运动控制卡的软件设计而展开。在首先对运动控制卡的硬件组成及其原理做了简要介绍后，详细阐述了系统控制软件的整体设计、模块划分、软件间通讯等，同时给出了一些主要软件模块的实现细节。本文各章节内容安排如下：第一章

5、绪论。介绍课题的来源和背景，简要说明运动控制卡的硬件组成及原理，列出本文的任务和结构安排。第二章运动控制卡的底层规划。详细阐述双DRAM及DSP中的底层规划。第三章库函数设计。依据运动控制卡的功能要求开发了上位机库函数。第四章DSP中的软件设计。详细介绍了DSP中的主程序设计，中断程序设计，速度控制算法设计，插补算法设计及其在DSP中的实现。6第二章运动控制卡的底层规划2．1双口RAM概述在具有主从结构且需要数据通讯的多机系统中，常用通讯方式有以下几种：(1)串行方式：结构简单，但数据传输率低，适用于通信量不是很大的场合：(2)并行方式：应用起来也比较简单，

6、但要注意时序的配合；(3)分时总线方式：采用一个存储器作为主从处理器的共享存储器，主从处理器分时对其寻址访问，但不可以同时访问，通讯量受到了限制；(4)双口RAM方式：用双口RAM作为主从处理器的共享处理器，利用双口RAM的特殊结构，简化通讯接口电路的设计，适用于主从处理器之间大量的数据交换，能够增强控制卡的实时性““。本运动控制卡的通讯部分要求具有实时的数据处理能力，且要完成大量数据的交换和运动参数计算等工作，综合比较，双口RAM的通讯方式更适合本系统。运动控制卡选用美国IDT公司生产的双口RAM芯片IDT71V321，它是2KxSbit高速静态双口RAM

7、，存取速度为35ns，其时序与DSP的时序相配合，特别适用于DSP与PC机之间的大量数据高速双向传送。该芯片提供两个带有自身的控制、地址和I／O引脚的独立端口，它允许独立地读写存储器中的任何单元n“。双口RAM带有片内硬件端口仲裁电路，可以允许双机同步地读或写存储器中的任何单元，同时保证数据的完整性。它的竞争原则是：左右两端口的地址信号同时到达，那么谁的片选信号先到，慢的一方BUSY线下拉，直到快的一方访问完毕；左右两端口的片选信号同时到达，访问地址信号先到者先访问，慢的一方BUSY线下拉，直到快的一方访问完毕。如图2．1所示，将双口RAM的一侧信号按普通接

8、法和DSP相接n”。当DSP发出读／写双口RAM的命