基于DSP的DDA插补器设计与研究.pdf

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1、趁测与控制·机械研究与应用·基于DSP的DDA插补器设计与研究白刚1,2(1．湖南湘西民族职业技术学院，湖南吉首416000；2．中南大学，湖南长沙410083)摘要：插补模块是数控系统的核心。基于美国11公司的主流DSP处理器TMS320I．40A，进行DDA插补器设计与研究。在硬件系统平台上设计软件系统，分模块研究并设计软件系统。最后设计出DDA直线、圆弧插补的程序流程图，写出相应插补源程序。经过实验验证，取得较好的效果。关键词：插补系统；DDA算法；DSP中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)02—0086

2、一o3DesignandstudyofDDAinterpolationalgorithmbasedonDSPBaiGang(I．WestofHunannationalvocationalcollege，JishouHunan416000，China；2．Centralsouthuniversity，ChangshaHunan410083，China)Abstract：Interpolationmoduleisthecoreofthenumericalcontrolsystem．BasedonthemainstreamDSPprocessor—TMS3

3、2OIJ4‘y7ADftheTIcompany．thealgorithmofnumericalcontrolinterpolationisusedtocarryouttechnologyresearch．ThefloftWal~systemsdesignanddividedmoduleresearcharefiguredout．AndtheprogramflowchartofDDAstraightlineandthearcinterpolationalegivenouta8wellastheinterpolationsourceprogram．Exp

4、erimentalresultsshowthatisabetterresult．Keywords：interpolationsystem；digitaldiferentialanalyzer(DDA)；digitalsignalprocessor(DSP)1前言3硬件系统设计对于开放型机床数控系统的设计来说，当前研究DSP(数字信号处理器)芯片由于其特殊的硬件的焦点是如何选择合适的硬件系统实现实时插补。结构(哈佛结构、多总线技术、流水线指令结构、硬件使得控制系统更稳定、插补运算更可靠、速度更快。乘法器)，具有极高的运算能力(目前主流DSP芯片针对目前

5、一些数控插补使用单片机做控制芯片，运算比l6位单片机单指令执行时间快8—1O倍，完成一速度不高，难以满足数控插补快速性的要求的状况。次乘加运算则快16—3O倍)。能够很好的满足插补基于美国，I1公司的主流DSP处理器运算的速度、精度要求J。插补运算采用美国1rIs320Ⅱ．24o7A，利用其高速运算能力，提出了DDA(TexasInstrument)公司的l6位定点DSPT-插补的实现方案。经过实验验证，取得较好的效果。MS320LF2407A为处理器，这是1rI公司推出的一种2插补原理面向数字马达控制、嵌入式控制系统和数字控制系统在工业加工中，被加

6、工工件的轮廓形状各异，为开发的新型可编程DSP芯片。它将一个高性能的16了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确位、定点、低功耗DSP核C2xLP和，PWM产生电路、地依照工件的轮廓形状来生成。在实际应用中，在满多通道AD转换电路、CAN控制器模块、串行通信接足精度的条件下，常采用一小段直线或圆弧去拟合实口电路、定时器、锁相环时钟产生电路等功能外设集际曲线(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况)，成在单芯片上，具有了较高的集成度和较强的运算能这种拟合方法就是“插补”⋯。具体来说，插补的任力，其运算速度达到了40MIPSJ。与传统的由l6位务就是根

7、据进给速度的要求，在加工曲线的起点和终微控制器构成的系统相比，TMS320LF2407A强大的点之问计算出若干个中间点的坐标值。由于每个中处理能力和专用外设电路的组合使所实现的目标控间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补制系统效率更高、运行起来更安静、能量消耗更低、可中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制靠性更高。同时由于减少了所需外部元部件(如A／精度，因此，插补算法直接决定了加工的速度和精度。D转换器、串行通信接口等)的个数，从而进一步减少笔者采用的数字积分法插补具有运算速度快，脉冲分了目标系统的成本和体积。以TMS320LF240

8、7A为核配均匀的优点，可以实现一次、二次曲线的插补和各心构建硬件系统，其基本原理如图1所示。种函数运算，而且