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《基于ARM与FPGA的机械手控制设计_丁庆振》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、基于ARM与FPGA的机械手控制设计,,,,丁庆振王书茂陈度杨景利徐鸿斌(中国农业大学工学院北京100083),摘要:本文针对生产过程自动控制中PLC控制机械手响应速度慢的问题提出了一种基于ARM及FP(二A为核心的机械。ARM控制器、、、,以及、手测控系统设计方法该设计利用资源丰富运算速度快计算精度高编程灵活FPGA的高集成度高速处理能力、设计方便、低成本、可反复编程、1/0资源丰富的特点,将两者恰当的结合起来。经实践证明,该方法能够满足实时性好、运算速度快、高可靠性的要求,对实际应用具有一定的借鉴意义。关健词:ARM;
2、FPGA;机械手DesignofthemechanicalmaniPulatorbasedonARMandFPGAngnzen,anuao,enu,anng,uonn〕iQighWgShmChDYgJiliXHgbi(eogi,g,icutuiit夕,ng100O83,i肠11烤f肠neeriChnaAgrilreUn*rsBeijiChna):norertoovereoetesavantaesoresnserauator,saerresentsaeasurentA加tn叹tIdmhdidgfpofomniPlthiPPp
3、memandeontroldesigningmethodforthemechaniealmanipulatorbasedonARMandFPGA.eARMmieroeontlerThrol5avantagentespeeoperaton,reesonaeepgr;astestpatyo1dihhighdihighpiindfl范blroarnFPGAhhro呢cabilif,.logieoperationandriehl/0resoureesThee冲erimentprovesthatcombini吃thinaproper
4、waythecontrollerem.eanrkwellontheaspeetofrealtimeandreliabilityandhaveimportantpraetiealvalueweeo代is:;;teeeaneaanuatorKywARMFPGAhmhilmipl,FPGA)来代替PLC设计了一种新的基于ARM和1。引言FPGA的机械手控制系统机械手在自动装配生产线上往往是必不可少的设2系统硬件设计备。它模拟人手臂的部分动作,按预定的程序、轨迹和,、。,要求实现抓取搬运和装配工作在减轻人的劳动强整个系统是以ARM
5、+FPGA为核心如图1所、,示。通过FPGA、度提高装配质量和提高装配效率方面起到了积极的对机械手和工件台的状态位置进行,,。IJC控制,作用目前的机械手多使用P但由于PLC在信号采集做出判断发出相应的指令协调机械手动作,:,、运行过程中其CPU与各设备之间的信息交换用户与工作台运动命令机械手进行下一个相应动作伸/程序的执行、信号采、控制量的输出等操作都是按照缩臂、升/降臂、摆臂、夹紧、放松、机械手的旋转。集,、、、,ARM根据键盘指令执行相应的运行停止返回中固定的顺序以循环扫描的方式进行每个循环都要对,、,所有功能进行查
6、询、判断和操作,所以在一个周期内,断的命令并对机械手的状态位置进行监控送到,。,。LCD进行显示或通过串口送至上位机CPU对整个用户程序只执行一遍导致实时性较差2.1CPUPLC的这种响应特性使它不能满足实时响应速度要的选择求较高的应用系统川。本设计采用的CPU是SAMSUNG公司ARM7系,,vaae为克服Pl尤控制输出响应速度慢的问题本文利列的S3以4印X它是ARM(AdncedRISCMhine),。用现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrgatearray公司最早为业界普遍认可且得到广泛应用的处理器amn、、L
7、CD键盘控制总线包括使能信号(OE)片选信号(nCS)读信、。nn号(RD)写信号(w下)这样将FPGA芯片存储器八丑MFPGA驱:采集10路机械手状言号粼,化即ARM可通过对特定地址的访问来控制FPGA处理器动SDRAM隔,,及离:采集工件定位及有无工作并且可通过共同的复位信号将ARM与FPGAN如dFIash路,芯片同时复位尽量避免总线竞争和冒险现象的出控制8路气缸产生动作一7。,ADC电现〔幻FA可通过总线向M发出中断请求等PGAR待ARM对特定事件的处理。控制步进电机,、月毛A通过采集机械手上的传感器信号判断分析当
8、图1系统组成框图,,。前的逻辑状态发出控制指令命令机械手执行下一动作.微处理器片内采用。.25脚CM工艺制造,其主要24隔离及驱动电路设计OS、,的功能在ARM7TDMI的基础上增加了8KB的防止外部电路对CPUFPGA的干扰利用光祸、,。Cache;在外部扩充存储器控制器LCD控制器且带TLP521隔
