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1、运动控制器是一种用于多种运动控制场合的上位控制单元，通常'采丿IJ专业运动控制芯片或高速DSP来控制步进电机或伺服电机。运动控制器与PC机构成主从结构。PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控工作；控制器完成运动控制的细节。运动控制器配有库函数供用户调用，这种开放的结构能够广泛丿应用于制造业屮设备白动化的各个领域。1系统的构成与工作原理1.1系统的构成系统构成如图1所示，包括电源转换模块、DSP外用电路、脉冲输出电路、编码器信号采集和处理电路、D/A输出电路和DSP-PC机通信电路等。核心微处理器采用美国TI公
2、司的16位定点DSP芯片TMS320LF2407A。扩展RAMJTAG下载4路脉冲信号输出4路模拟电压输出光电隔离C1，路限位开关输入.4路原点信号输入J1」6路通用数字输入U1」6路通用数字输出<―k4路码盘接口图1运动控制器系统原理框图1.2系统的工作原理本系统山上位机通过双端口RAM把运动控制指令或控制参数传递给运动控制辭的DSP,DSP根据采集到的PC机指令，通过位置控制和速度控制算法进行计算。然后将计算出的脉冲信号经脉冲驱动送电机驱动。2系统的硬件电路描述系统硬件电路主要包括电源转换模块、DSP及外围电路、扩
3、展存储器电路、脉冲输出电路、编码器信号采集和处理电路、D/A输出电路和DSP-PC机通信电路等。控制辭板卡使用Altera公司的可编程逻辑器件MAXIIEPM570实现数字逻辑电路设计，降低了板卡的设计尺寸，增加了板卡的可靠性和设计灵活性，它的在线编程特性可使得数字逻辑设计、硬件设计，如同软件设计一样简便。2.1电源转换模块TMS320LF240A是低功耗芯片，采用3.3V供电，本设计采用BayLinearInc公司生产的电源转换芯片B1117提供。2.2DSP接口电路2.2.1时钟信号选择16MHz的有源晶振作为外部
4、时钟信号源，从DSP的XTAL1/CLXIN脚输入，经PLL1和PLL2倍频成32MHz信号，供DSP使用。因而TMS320LF2407A的速度可达到3Ins,管脚XTAL2悬空。同时,16MHz的有源晶振也是CPLD器件MAXII570的外部时钟信号源。2.2.2串行EEPROM接口电路TMS320LF2407A引导ROM为用户提供两种选择：同步传输通过串行外设接口(SPI)实现；异步传输通过串行通信接口(SCI)來实现。程序代码可以加载到用户指定的位遇。为了有效的引导ROM和加载，木设计将MP/MC#引脚拉低，从而
5、使DSP工作于微控制器模式。2.2.3扩展RAM电路TMS320LF2407A有1.5kB的数据/程序RAM,544bit双口RAM(DARAM)和2kB的单MRAM(SARAM),但是考虑到所需的程序存储空间和数据存储空间较人，在DSP夕卜部用一片CY62136V作为外存储器,该芯片是128kBxl6bit的存储器,其中64kB作为数据存储器，其余64kB作为程序存储器空间。2.2.4外部I/O信号处理通过管脚引入的硬件中断，包括轴限位屮断和编码器INDEX信号屮断。8个限位中断信号通过光耦隔离后接入CPLD,经CP
6、LD相与后接入DSP'I'断管脚XINT1,同时这些信号与DSP的I/O口相连。当某一轴运动到限位开关处时，就会触发DSP的外部屮断信号XINT1,然后DSP就可以判定哪个限位开关已经到位。光耦器件选用Toshiba公司的贴片光耦TLP121,它的平均输入驱动电流为5()mA,平均输岀驱动电流为5mA,可玄接驱动TTL电路。2.3脉冲输出电路每一•轴的两个信号输出口PLUSE+和PLUSE-可用來输出脉冲和方向信号，这两个输出口可以由程序设定为CW/CCW双脉冲模式或脉冲方向输出模式，用户可以设定J4〜J11跳线來设定
7、脉冲为差分输出或者单端输出两利
8、方式。2.4D/A转换输出电路数模转换电路的核心芯片采川BB公司牛产的12位4路电压输出的数模转换芯片DAC7625-DAC的片选信号由DSP的DS,PS,IS,STRB,R/W#,WE#,AO,Al,A2,A3,All经过译码得到。DAC的4个通道在DSP中的I/O地址为：0000H,0001H,0002H,0003H,DAC传送寄存器地址为()004Ho2.5编码器电路该编码器信号处理电路是针对增疑式脉冲编码器产生的信号进行处理。为消除外部驱动器大电源的干扰,3对信号经过光耦进行隔离
9、。利用DSP事件管理器屮的正交编码脉冲(QEP)电路，对引脚上的脉冲数目和频率分别解码和计数。2.6DSP-PC机通信电路这里选用美国IDT公司生产的双口RAM芯片IDT71V321,该芯片均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屮的任何电源。IDT71V321带有片内硬件端口仲裁电路，可以允许
