基于DSP的运动控制器的研究与开发.docx
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1、基于DSP的运动控制器的研究与开发ronggang导语:由于DSP将超强的高速实时处理才能和丰富的外设功能集于一身,目前,以DSP为核心的嵌入式运动控制器已经成为开放式运动控制器的开展主流,并获得广泛的应用摘要:由于DSP将超强的高速实时处理才能和丰富的外设功能集于一身,目前,以DSP为核心的嵌入式运动控制器已经成为开放式运动控制器的开展主流,并获得广泛的应用。本文通过对运动控制器根本功能的研究,在分析、消化已有的基于DSP的运动控制器硬件资源根底上,开发了运动控制器的软件系统,具体介绍了运动控制器的软件设计。关键字:软件开发;DSP;运动控制1运动控制器硬件构造本运动控制器的硬件构造主要分为
2、如下几个模块:DSP+CPLD主控模块,包括DSP核心模块和CPLD驱动与扩展模块;通讯接口模块,包括PCI总线、USB总线和串口;I/O输入输出接口模块以及外围存储器模块,包括SRAM和FLASH。本运动控制器的硬件构造如图1所示。align=center图1运动控制器硬件构造图/align1.1DSP+CPLD主控模块本系统采用了TI公司的TMS320F2812DSP为控制核心,这是工业界首批32位的控制专用、内含FLASH以及高达150MHz主频的数字信号处理器,专门为工业自动化、光学网络及自动化控制等应用而设计的。TMS320F2812采用哈佛总线构造,有独立的程序和数据空间;具有很强
3、的运算才能,可以实时地处理很多复杂的控制算法;片上内存丰富,可支持45个外设级中断和3个外部中断,提取中断向量和保存现场只需9个时钟周期,响应迅速;片上集成了多种先进的外设,包括两个事件治理器EV、12位A/D、两个串行通讯接口SCI、一个串行外围接口SPI以及一个多通道缓冲串行接口McBSP等;其通用输入/输出多路复用器GPIO拥有多达56个I/O口,在系统的软件开发中正是利用了这些丰富的内外设资源,才实现了系统要求的各种功能。本系统中选用的CPLD是Altera公司MAX3000A系列的EPM3128,这是一款高性能、低功耗的基于EEPROM的PLD。由于本系统的控制对象是步进电机,所以设
4、计中主要利用TMS320F2812的GPIO口进展电机控制接口与I/O接口的输入输出,但是由于TMS320F2812是低功耗处理器,其GPIO引脚的输出驱动才能有限,而且由于DSP是主控核心,负载比较多,所以将所有输出信号都经过CPLD驱动后输出,进步信号的驱动才能。此外,CPLD还用于系统电路的译码,增加系统设计的灵敏性和可扩展性。1.2通讯接口模块本系统在用作插卡式运动控制时利用PCI总线实现DSP与PC的通讯。PCIPeripheralComponentInterconnect外围部件互联总线是Intel公司结合其他100多家公司于1992年推出的基于新一代处理器的一种部分总线,是一种高
5、性能32/64位数据/地址复用总线,能为CPU及外设提供高性能数据。PCI总线具有严格的标准,目前已经发布了PCIV1.0和V2.1标准,保证了其良好的兼容性;PCI总线与CPU无关,与时钟频率也无关,可适用于各种平台,支持多处理器和并发工作;PCI总线可以提供极高的数据传输速率,还具有良好的扩展性。因此,PCI总线在基于计算机总线的运动控制系统,即“PC+运动控制器的构造中应用特别广泛。本系统选用CYPRESS公司的CY7C68001芯片实现PC机和DSP之间的USB通讯。CY7C68001是通用USB2.0接口控制器,它是基于应用层编程的接口器件,相对于其它基于链路层编程的接口器件,使用和
6、开发都很方便。本系统采用DSP片上的SCI串行通讯模块以及MAX232芯片转换成标准RS-232的通信信号,实现正常的串口通讯。1.3I/O输入输出接口模块本系统的输入/输出是通过CPLD的逻辑控制来实现的,以进步系统的工作可靠性和设计柔性。考虑到运动控制器的可扩展性以及DSP的GPIO引脚的数目,共设计了16路数字量输出通道和16路数字量输入通道。数字量输出通道主要用于各轴方向、脉冲信号的输出以及一些外部设备的启停控制,如主轴及冷却液的开关控制等;数字量输入通道可根据用户详细要求来定义其用处,如作为传感器接口,用于零点、限位信号的输入等。为进步系统应用的灵敏性,系统输出采用了普通输出和差分输
7、出两种方式,详细使用可由用户自行设定。1.4外围存储器模块TMS320F2812芯片内部包括128KB的FLASH和18KB的SARAM,其中128KB的FLASH用来存储系统软件程序已经足够,但是在实际使用中,考虑到运动控制指令和加工程序需要通过USB总线或者PCI总线下载到运动控制器中,且DSP在工作经过中需要处理大量的数据,仅依靠DSP芯片内部的存储空间远远不够,所以考虑外扩一片FLASH和一片SRAM作为用户加工程序存储器和系统的工作存储器,它们通过CPLD完成与DSP之间的读写操纵。本系统选用了Intel公司的E28F128FLASH和ISSI公司的IS61LV51216SRAM。E
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- 基于 DSP 运动 控制器 研究 开发
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