嵌入式多轴运动控制系统的研究

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1、中文摘要当前新技术的发展导致了新一代运动控制系统的出现。本文通过比较单片机与DSP芯片的体系结构与运算速度，设计了一种基于TI公司的16位定点数字信号处理器TMS320LF2407A的八轴步进／伺服运动控制器，实现了对步进电机和伺服电机的运动控制。论文首先详细介绍了运动控制的发展，体系结构及其现状，并提出了基于TMs320LF2407A的嵌入式运动控制系统的设计方案。其次，论文对DSP系统的特点、开发过程及DSP芯片的发展、结构及其与MCU的开发进行了比较，从而确定了使用DSP作为本系统开发的控制器。然后，论文重点阐述了基于PC／104的嵌入式运动控制系统的硬

2、件电路设计。我们按照模块化设计方法，把复杂的运动控制器细化为功能相对独立的子系统，再对运动控制器的各个子系统分别进行设计，如：电源模块，存储器模块，双端口RAM实现DSP运动控制器与PC机之间的通讯模块的设计等。再次，论文分析了基于PC／t04的嵌入式运动控制系统的软件设计。在对运动控制系统的整体结构和功能进行细分的基础上，考虑将实时多任务管理、调度的方法即嵌入式系统内核uc／os—II应用到运动控制系统中，并采用上、下位机的控制软件设计，规划了软件系统的设计方案。论文最后讨论了电路的调试及改进方案。我们从软件、硬件到集成电路板的设计中都作了相应的处理，从而保

3、证了整个运动控制系统的稳定性、可靠性。论文的最后还对本课题的研究内容进行了总结，并对运动控制系统的发展做了展单。关键词：运动控制，嵌入式系统，数字信号处理器，TMS320LF2407A，PC／104uC／OS—IIABSTRACT111enewtechnologiesleadtotheappearanceofthenewgenerationofmotioncontrolsystem．Inthisarticle，wecompareSCMwithDSPintheirarchitecturesandoperationspeedsanddesignamotioncon

4、trollerbasedonthe16_bitfixed—pointdigitalsignalprocessorTMS320LF2407A．bywhichwerealizethecontrolsofeightaxesofstep—by-stepmotororservomotor．Firstofall，weintroducethedevelopment，theframeworkandthesituationoftheresearchonmotioncontrolindetails．Andwebringforwardtheprojectofthedesignoft

5、heembeddedmotioncontrolsystembasedontheTMS320LF2407A．Secondly，wefocusonthecharactersandtheproceedingsoftheexploitationofDSPsystem．Andthedevelopment，thearchitectureofDSPandthecomparisonsofDSPandSCMintheirexploitationarediscussed，whichassureustochooseDSPtogoalongwithourdesigns．Next，th

6、earticledevotestothehardwaredesignoftheembeddedmotioncontrollerwhichbasedonthePC／104bus．Andinthedesign，wedividethecomplexsystemintoseveralsubsystemswhichhaverelativelyindependenceintheirfunctionsaccordingtothewaysofthedesignofmodularization．Thenwegoonwitllthedesignsofthesubsystems，s

7、uchasthemoduleofpowersupply，themoduleofmemory，themoduleofthecommunicationbetweenthemotioncontrollerbasedonDSPandthePC／104busthroughthedual-portsmticRAMandetc．Then，thesoftwaredesignoftheembeddedmotioncontrollerwhichbasedonthePC／104busisanalyzed．Andweconsidertheapplicationofthemeansof

8、themanageandschedul