基于arm＋cpld步进电机控制系统设计

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1、凰应用技术基于ARM+CPLD的步进电机控制系统设计刘鹏孙有峰邹杰任开春(1．重庆通信学院2．6563l部队通信装备修供基地)摘要：本文介绍了步进电机的控制原理，在分析步进电机和驱动程序接口的基础上，给出了一个在嵌入式Linux平台上编写步进电机驱动的实例。本控制系统基于Samsung公司的$3C2410XCPU进行设计，采用Linux2．6内核作为它的操作系统，给出了Linux2．6内核下步进电机驱动程序的关键代码，并对应用层程序的设计进行了规划。关键词：嵌入式系统；步进电机；Linux设备驱动；CPLD步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位1引言移的开

2、环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不把脉冲信号转换成角位移，用作电磁制动轮、电磁差受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机分器或角位移发生器等【l】。当前，主流的步进电机控则转过一个步距角。由于这一线性关系，步进电机具制系统多采用单片机进行控制，存在控制系统实时性有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、能差、可重用性差、可定制性差等缺点。位置等控制领域运用步进电机进行控制变得非常简随着嵌入式技术的飞速发展，基于嵌入式系统的单。虽然步进电机已被广泛地应用，

3、但步进电机并不工业控制产品日益增多。同以往的控制器不同，新的能像普通的直流电机、交流电机一样在常规下使用，控制系统多以32位嵌入式处理器为核心，并且配置步进电机控制系统通常由双环形脉冲信号电路、功率嵌入式操作系统，从而极大简化了系统开发难度，同驱动电路等组成。使用嵌入式系统能够很好的实现对时大幅度提高了系统的处理能力【2】。在各种嵌入式操步进电机的控制。常用的步进电机分为反应式步进电作系统中，嵌入式Linux是免费的自由软件，其构建机和感应子式步进电机，文中所述系统采用的是感应的系统成本较低，而且Linux是单内核的操作系统，子式步进电机。并可按要求进行任意

4、剪裁，因此越来越多的研究人员2．2步进电机驱动原理开始在用Linux平台来开发自己的产品。步进电机的运行需要电子装置进行驱动，这种装嵌入式开发过程中，经常需要为特定设备开发驱置就是步进电机驱动器。步进电机驱动器是把控制系动程序。这些驱动程序的开发与Linux设备驱动开发统发出的脉冲信号加以放大以驱动步进电机。步进电相比存在明显的差异，需要考虑的因素更多，实现过机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信程更为复杂。本文以Samsung公司$3C2410XCPU号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个与大规模可编程逻辑器件CPLD为硬件平台构建步数，可

5、以对电机精确定位。进电机控制系统，并在ARM处理器中配以Linux2．63硬件系统设计内核作为系统软件平台，探讨基于嵌入式Linux的步进电动机驱动程序开发。3．1系统硬件方案设计系统硬件平台采用Samsung公司的$3C2410X2步进电机控制原理CPU与大规模可编程逻辑器件CPLD进行构建，其中2．1感应子式步进电机口$3C2410XCPU作为系统中央处理器，负责系统任务2o11年第2期自动化与信息工程33调度、系统资源管理、外设接口管理等工作；CPLD关键代码如下：作为$3C2410XCPU的外设，负责接收$3C2410X(1)驱动程序的初始化模块el

6、ectromotorinitCPU控制命令和控制数据，对后级步进电机驱动电路electromotorinit函数主要工作：映射GCS2地进行控制，完成具体的控制任务。系统中配置USB2．0址和CPLD逻辑控制的入口地址；申请注册设备。接口、RS一232串口、10M／100M以太网口等接口电路，(2)驱动程序实现了fileoperations的回调函数：_以方便步进电机staticstmctfileoperationselectromotorfops{_控制系统与上位open：electromotoropen，_机及其他控制系write：electromoto

7、rwrite，_CPLD统进行通信与级release：electromotorrelease，联。控制系统硬件}；平台结构如图1(3)electromotoropen代码：图l步进电机控制系统结构图所示。intelectromotoropen(structinodeinode，struct3．2步进电机控制电路设计fileflip1步进电机驱动电路如图2所示，其中{ULN2803AP[41芯片的作用是放大输入电流，M1-M4electromotor—slel：0x2000；的输入电流大约10mA，从O1--O8输出的电流放大到electromotorsle—

8、data&=(--ox2ooo)；—约lOOmA。M