基于dsp_cpld_fpga的运动控制卡的设计

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1、研究·开发基于!"#$%#&!$’#()的运动控制卡的设计7!"王涛"王扶林7;华中科技大学电信系武汉/5""4/!;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙/7""2!摘要$设计了一种%&’总线的运动控制卡，该卡是基于(&)*+),(*-).’的/轴运动控制卡，并对该运动控制卡的硬件实现进行了详细描述。关键词：!"#$#%!&#’(运动控制卡)"(总线中图分类号：0123；0)!45文献标识码：6文章编号：7"""8/##29!""#:"#8""5#8"5目前的数控系统一般是由工业)+机加运动控制(&)处理器通过

2、对双口@’A的插补数据进行插补，得卡构成，工业)+机完成数控系统非实时任务，运动控到当前伺服电机的理论位置，)%(控制算法通过对理制卡完成数控系统实时任务（插补，位置控制，开关量论位置与实际位置的偏差，计算出速度数字量直接通%<=控制）>785?，因此运动控制卡是运动控制系统的核过脉冲发生电路送给伺服驱动单元或通过(<’转换心部分。本文利用(&)*+),(*-).’技术实现了一器转换为模拟量送给伺服驱动单元来实现伺服电机的种/轴运动控制卡，利用该运动控制卡辅助以其他的机位置控制>/?。双端口@’A作为(&)与工业)+机的

3、公械电气部分，可以方便构成雕刻机、切割机、钻孔机等共存储区，用于实现两个+)B之间的信息传递和交数控系统。下面描述其中的硬件部分设计。换。7;7%&’总线*硬件设计目前)+%总线比较流行，但是在工业控制中%&’图7中，运动控制卡对来自伺服电动机9或丝杠:的总线由于其独有的特点还在广泛使用，本运动控制卡码盘反馈位置量进行滤波、放大等处理，送给鉴相倍频采用2位的%&’总线。%&’总线有个信号称为’CD，当电路。鉴相倍频电路对码盘信号进行鉴相和/倍频处总线由(A’控制时，该信号为高电平；当由+)B控制理。计数电路对来自鉴相倍频

4、电路的脉冲信号进行计时，’CD为低电平。因此，%&’总线的地址译码要包含数，得到电动机9或丝杠:在采样周期内的位置增量，作这个信号，只有’CD为低电平时，工业)+机才能对运为位置反馈送给运动控制(&)进行处理。运动控制动控制卡进行读写。参加%<=地址读写的信号有：%=@、%=E、’"F’7#、’CD。对双口@’A的存储器读写译码信号有：ACAE、ACA@、’"F’7#、’CD、%=+1@(G。("F(4为2位双向数据线，为+)B、存储器以及%<=设备提供数据信息传输通道。@C&0为复位驱动信号，用于系统初始加电时或系统复

5、位，此信号高电平有效（此信号取反后复位+),(、-).’、(&)）。=&+为高速时钟。7;!双口@’A双口@’A采用+G)@C&&公司的+G4+7//，存储器空间为2HI2，该卡的作用是实现工业)+机与(&)之间的通信。双口@’A具有两个完全独立的端口，即控制信号、地址、%<=引线都是彼此独立的。+C、@

6、这些数据进行插补运算；(&)将一些数据以及状态信机械制造*+卷第,*-期!""#$#!"研究·开发息上传到双口!"#，供上位工业$%机读出数据进行23M外部扩展数据存储器监控管理。每个处理器都可以完全独立地把双口!"#外部扩展数据存储器选用%T+.(DD公司生产的看作本地的!"#一样进行访问，实现了多处理器的数%UM%29&2/221，大小为<=>?2<的’!"#R静态随即存储据通信，方便了软件设计，提高了系统的工作效率。当&器S。当该芯片未工作时，具有自动节电功能，存取时间个处理器对双口!"#同一地址进行读写时，可以通

7、过达20CD，所以5’$对该芯片读取数据时补不需要插入双口!"#提供的’()*+,-.(信号来解决冲突/01。等待状态。外部扩展数据存储器主要作为5’$VW!H’2345’$插补计算、加减速度控制、$75控制算法等计算用的存采用67公司的5’$86#’4&9&::系列的6#’4&98储单元。;&9<芯片。6#’4&9&::系列的体系结构是专为实时信23F%$@5号处理设计的，具有灵活性和高速性。6#’4&9;&9<芯采用"PX(.*公司的#":M999系列的%$@5片具有改进的哈佛结构（具有分离的程序跟数据总线（Y$#M

8、2&F’@%F=），具有2&F个宏单元，<=个可用管脚。程序的），高度专业化的指令集；片内存储器包括=30>采用HTX(HP*DX(.R#GS下载线进行程序下载。%$@5主的!"#，4&>?2<的;@"’A存储器；利用振荡器和锁要用于7’"总线的地址译码。双口!"#映射到$%机相环结构可修改时钟频率，最高达=9#AB