嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，在各行各業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前市場(chǎng)上的運(yùn)動(dòng)控制器主要是基于PC總線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)控制卡，需要插入計(jì)算機(jī)主機(jī)板的PCI或者ISA插槽，因此難以獨(dú)立運(yùn)行和小型化。本論文以“帶電作業(yè)機(jī)器人”控制系統(tǒng)為背景，提出以“ARM+DSP運(yùn)動(dòng)控制器”的模式取代傳統(tǒng)的“PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡”的模式，采用嵌入式CPU和高性能DSP運(yùn)動(dòng)控制芯片，設(shè)計(jì)了一種高性能、高可靠性、低成本、體積小、可獨(dú)立運(yùn)行的基于分布式結(jié)構(gòu)的嵌入式多軸運(yùn)

2、動(dòng)控制器，并詳細(xì)介紹了該控制器的軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)。
　　嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器的硬件包括兩個(gè)部分：ARM主控板和DSP運(yùn)動(dòng)控制板，它們之間通過(guò)CAN總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)通信連接。每塊DSP運(yùn)動(dòng)控制板可以同步控制四個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，并且多塊DSP運(yùn)動(dòng)控制板可作為CAN節(jié)點(diǎn)方便的添加到系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)更多軸控制。DSP運(yùn)動(dòng)控制板以運(yùn)動(dòng)控制芯片TMS320F2812為核心，以MAXII系列CPLD為輔，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的直接控制。ARM主控板以高性能低功耗的32位

3、嵌入式ARM處理器S3C44B0X為核心，并嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，負(fù)責(zé)完成任務(wù)的管理、數(shù)據(jù)接收及處理、人機(jī)界面管理、多路電機(jī)的協(xié)調(diào)控制等工作。本文中對(duì)運(yùn)動(dòng)控制板的各功能模塊如DSP最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器接口電路、編碼器信號(hào)處理電路、CAN總線(xiàn)接口電路等的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)討論。并簡(jiǎn)要介紹了ARM主控板的主要功能模塊和外部擴(kuò)展CAN通信模塊的實(shí)現(xiàn)方法。
　　本文通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器關(guān)鍵技術(shù)的研究，在對(duì)位置伺服控制算法、加減速控制、編

4、碼器信號(hào)處理方法等分析的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制器的軟件系統(tǒng)。采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，完成了DSP主程序及各中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了梯形加減速控制、位置閉環(huán)控制、指令接收與處理等底層控制功能。同時(shí)，論文詳細(xì)討論了VxWorks下CAN模塊驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)及運(yùn)動(dòng)控制API函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，為嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的后續(xù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)良好的應(yīng)用接口。
　　最后，論文簡(jiǎn)述了系統(tǒng)調(diào)試平臺(tái)的建立，包括電機(jī)試運(yùn)行軟件和伺服監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)，并且