伺服技術(shù)及系統(tǒng)5

1、第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)概概 述述 基于基于PCPC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)具有一種開放的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)具有一種開放式結(jié)構(gòu)。是一種專用于伺服控制的獨(dú)立硬件平臺(tái)。其特式結(jié)構(gòu)。是一種專用于伺服控制的獨(dú)立硬件平臺(tái)。其特點(diǎn)是可以充分利用點(diǎn)是可以充分利用PCPC機(jī)的資源和第三方軟件資源完成用機(jī)的資源和第三方軟件資源完成用戶應(yīng)用程序的開發(fā)，將生成的應(yīng)用程序指令通過戶應(yīng)用程序的開發(fā)，將生成的應(yīng)用程序指令通過PCPC并行并行總線傳送給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器按照設(shè)定的運(yùn)行?？偩€傳送給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器按照設(shè)定的運(yùn)行模式，向驅(qū)動(dòng)器

2、發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，達(dá)式，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的目的。到工業(yè)生產(chǎn)的目的。第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)5.1 5.1 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品種類伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品種類普通電機(jī)、變頻電機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、伺普通電機(jī)、變頻電機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、伺服控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、單軸控制器、多軸控制器、服控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、單軸控制器、多軸控制器、可編程控制器、上位控制單元、車間級(jí)和廠級(jí)監(jiān)控工可編程控制器、上位控制單元、車間級(jí)和廠級(jí)監(jiān)控工作站等。作站等。第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺

3、服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 基于基于PCPC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般由上位計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般由上位計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器、反饋元件和伺服電機(jī)等組成制器、驅(qū)動(dòng)器、反饋元件和伺服電機(jī)等組成圖5-1 伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成框圖 5.1 5.1 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件組成伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件組成上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī)：直接影響系統(tǒng)的性能：直接影響系統(tǒng)的性能運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制器：采用多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，滿足高精度：采用多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，滿足高精度運(yùn)動(dòng)控制要求運(yùn)動(dòng)控制要求驅(qū)動(dòng)器、反饋元件驅(qū)動(dòng)器、反饋元件：驅(qū)動(dòng)器數(shù)字化，采用：驅(qū)動(dòng)器數(shù)字化，采用DSPDSP，

4、運(yùn)用運(yùn)用IGBT PWMIGBT PWM控制方式，支持脈沖與模擬量兩控制方式，支持脈沖與模擬量兩種輸入方式種輸入方式伺服電機(jī)伺服電機(jī)：常用單相或三相供電兩種電壓，產(chǎn)品：常用單相或三相供電兩種電壓，產(chǎn)品額定功率為額定功率為30W4000W30W4000W第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)組成第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)運(yùn)動(dòng)控制器第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)伺服運(yùn)動(dòng)控制系

5、統(tǒng)的軟件組成伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件組成（1 1）上位計(jì)算機(jī)軟件上位計(jì)算機(jī)軟件：包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。：包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：一般指操作系統(tǒng)和第三方軟件資源等，具有一一般指操作系統(tǒng)和第三方軟件資源等，具有一定的通用性。定的通用性。應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件：主要指用戶調(diào)度程序，具有專用性，是根據(jù)需主要指用戶調(diào)度程序，具有專用性，是根據(jù)需要由用戶開發(fā)的對有關(guān)物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)構(gòu)按照要由用戶開發(fā)的對有關(guān)物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)構(gòu)按照既定軌跡和規(guī)定參數(shù)完成相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的軟件。既定軌跡和規(guī)定參數(shù)完成相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的軟件。（2 2）運(yùn)動(dòng)控制器軟件運(yùn)動(dòng)控制器軟件：置于伺服運(yùn)動(dòng)控制器之中。它是：置

6、于伺服運(yùn)動(dòng)控制器之中。它是伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，按著一定的控制算法和數(shù)學(xué)模伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，按著一定的控制算法和數(shù)學(xué)模型而編制的專用程序。型而編制的專用程序。預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)操操 作作 系系 統(tǒng)統(tǒng)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)OSOS（operation systemoperation system）是一組計(jì)算機(jī)程）是一組計(jì)算機(jī)程序的集合，用來有效地控制和管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件序的集合，用來有效地控制和管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，即合理地對資源進(jìn)行調(diào)度，并提供應(yīng)用接口。資源，即合理地對資源進(jìn)行調(diào)度，并提供應(yīng)

7、用接口。 對于在對于在PCPC機(jī)上開發(fā)應(yīng)用軟件的用戶來說，其工作完機(jī)上開發(fā)應(yīng)用軟件的用戶來說，其工作完全是建立在操作系統(tǒng)之上的，是直接面對操作系統(tǒng)核心全是建立在操作系統(tǒng)之上的，是直接面對操作系統(tǒng)核心的編程，因此，對于操作系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的理解是至關(guān)重的編程，因此，對于操作系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的理解是至關(guān)重要的。要的。預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)幾個(gè)基本的概念幾個(gè)基本的概念 任務(wù)任務(wù)指一個(gè)程序分段，這個(gè)分段被操作系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)基指一個(gè)程序分段，這個(gè)分段被操作系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)基本工作單元來調(diào)度。任務(wù)是在系統(tǒng)運(yùn)行前設(shè)計(jì)好的。本工作單元來調(diào)度。任務(wù)是在系統(tǒng)運(yùn)行前設(shè)計(jì)好的。 進(jìn)程進(jìn)程指任務(wù)在作業(yè)環(huán)境中的一次運(yùn)行過程，它是動(dòng)態(tài)過指任務(wù)

8、在作業(yè)環(huán)境中的一次運(yùn)行過程，它是動(dòng)態(tài)過程。有些操作系統(tǒng)把任務(wù)和進(jìn)程等同看待，認(rèn)為任務(wù)是一程。有些操作系統(tǒng)把任務(wù)和進(jìn)程等同看待，認(rèn)為任務(wù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，即執(zhí)行任務(wù)體的動(dòng)態(tài)過程。個(gè)動(dòng)態(tài)過程，即執(zhí)行任務(wù)體的動(dòng)態(tài)過程。 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 線程線程比進(jìn)程更小且能獨(dú)立運(yùn)行和調(diào)度的基本單位，并比進(jìn)程更小且能獨(dú)立運(yùn)行和調(diào)度的基本單位，并以此來提高程序開發(fā)執(zhí)行的程度。近些年，線程的概念已以此來提高程序開發(fā)執(zhí)行的程度。近些年，線程的概念已廣泛應(yīng)用，在廣泛應(yīng)用，在Windows中就使用的線程的概念。中就使用的

9、線程的概念。 多用戶和多任務(wù)多用戶和多任務(wù)是允許多個(gè)用戶通過各自的終端使用是允許多個(gè)用戶通過各自的終端使用同一臺(tái)主機(jī)、共享同一個(gè)操作系統(tǒng)及各種系統(tǒng)資源。每個(gè)同一臺(tái)主機(jī)、共享同一個(gè)操作系統(tǒng)及各種系統(tǒng)資源。每個(gè)用戶的應(yīng)用程序可以設(shè)計(jì)成不同的任務(wù)，這些任務(wù)可以開用戶的應(yīng)用程序可以設(shè)計(jì)成不同的任務(wù)，這些任務(wù)可以開發(fā)執(zhí)行。多用戶及多任務(wù)系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的吞吐量，更發(fā)執(zhí)行。多用戶及多任務(wù)系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的吞吐量，更有效地利用系統(tǒng)資源。有效地利用系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控

10、制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（iRMXiRMX） 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)iRMXiRMX是是IntelIntel公司為公司為80808080和和80868086微處理器設(shè)計(jì)的一款非微處理器設(shè)計(jì)的一款非常典型的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)由常典型的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)由IntelIntel公司在公司在7070年代后期開發(fā)，并于年代后期開發(fā)，并于19801980年面世。年面世。上世紀(jì)上世紀(jì)8080年代，年代，iRMXiRMX比較廣泛地應(yīng)用在比較廣泛地應(yīng)用在8080系列為中央系列為中央處理器的嵌入式系統(tǒng)上作為系統(tǒng)的開發(fā)編譯平

11、臺(tái)。處理器的嵌入式系統(tǒng)上作為系統(tǒng)的開發(fā)編譯平臺(tái)。iRMXiRMX系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用INTELINTEL公司的公司的PL/MPL/M高級(jí)語言及相應(yīng)的系列高級(jí)語言及相應(yīng)的系列編譯器，調(diào)試器作為開發(fā)編譯調(diào)試環(huán)境。編譯器，調(diào)試器作為開發(fā)編譯調(diào)試環(huán)境。Intel Real-time Multitasking eXecutiveIntel Real-time Multitasking eXecutive第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)iRMXiRMX操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（iRMXiRMX） 核核基本基本I/O

12、I/O子系統(tǒng)子系統(tǒng)應(yīng)用加載程序應(yīng)用加載程序擴(kuò)展擴(kuò)展I/OI/O子系統(tǒng)子系統(tǒng)人機(jī)接口人機(jī)接口圖5-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) iRMXiRMX操作系統(tǒng)的核是系統(tǒng)的心臟。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，任務(wù)操作系統(tǒng)的核是系統(tǒng)的心臟。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，任務(wù)調(diào)度等重要功能與性能都是基于核實(shí)現(xiàn)的。其主要功能包括：調(diào)度等重要功能與性能都是基于核實(shí)現(xiàn)的。其主要功能包括：目標(biāo)管理目標(biāo)管理控制系統(tǒng)資源訪問，實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的通信?？刂葡到y(tǒng)資源訪問，實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的通信。任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度按基于優(yōu)先級(jí)搶占方式調(diào)度任務(wù)。按基于優(yōu)先級(jí)搶占方式調(diào)度任務(wù)。中斷管理中斷管理按基于中斷優(yōu)先級(jí)原理，響應(yīng)外部中斷請求，按基于中斷優(yōu)先級(jí)原理，響應(yīng)外部中斷

13、請求，實(shí)現(xiàn)中斷處理。實(shí)現(xiàn)中斷處理。第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(iRMX)iRMXiRMX操作系統(tǒng)的核操作系統(tǒng)的核 iRMXiRMX的核心程序中用到兩類處理程序：異常處理程序和的核心程序中用到兩類處理程序：異常處理程序和中斷處理程序。對應(yīng)于每個(gè)中斷源，應(yīng)有一個(gè)中斷處理中斷處理程序。對應(yīng)于每個(gè)中斷源，應(yīng)有一個(gè)中斷處理程序。程序。 任務(wù)是任務(wù)是iRMXiRMX操作系統(tǒng)中唯一可活動(dòng)的目標(biāo)，操作系統(tǒng)中唯一可活動(dòng)的目標(biāo)，iRMXiRMX中任務(wù)中任務(wù)的主要特征是任務(wù)優(yōu)先級(jí)與任務(wù)狀態(tài)。的主要特

14、征是任務(wù)優(yōu)先級(jí)與任務(wù)狀態(tài)。 iRMXiRMX進(jìn)行中斷處理的過程如圖進(jìn)行中斷處理的過程如圖5-55-5所示：所示：第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(iRMX)圖 5-5 中斷處理過程第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) WindowsWindows是當(dāng)今流行的多任務(wù)操作系統(tǒng)，其多任務(wù)處理可是當(dāng)今流行的多任務(wù)操作系統(tǒng)，其多任務(wù)

15、處理可分為兩類：協(xié)同式多任務(wù)和搶先式多任務(wù)處理模式。分為兩類：協(xié)同式多任務(wù)和搶先式多任務(wù)處理模式。 WindowsWindows中調(diào)度的任務(wù)有兩種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)和等待狀態(tài)。中調(diào)度的任務(wù)有兩種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)和等待狀態(tài)。 WindowsWindows根據(jù)任務(wù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)任務(wù)數(shù)據(jù)庫(TDB)(TDB)鏈表中存放的各個(gè)任務(wù)的鏈表中存放的各個(gè)任務(wù)的數(shù)據(jù)信息來完成任務(wù)調(diào)度。數(shù)據(jù)信息來完成任務(wù)調(diào)度。 iRMXiRMX將所要完成的任務(wù)重新劃分為兩類：前臺(tái)任務(wù)與后將所要完成的任務(wù)重新劃分為兩類：前臺(tái)任務(wù)與后臺(tái)任務(wù)。前臺(tái)任務(wù)是必須及時(shí)完成的任務(wù)，而后臺(tái)任務(wù)臺(tái)任務(wù)。前臺(tái)任務(wù)是必須及時(shí)完成的任務(wù)，而后臺(tái)任務(wù)可以暫緩執(zhí)行

16、。可以暫緩執(zhí)行。實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(iRMX)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)伺服運(yùn)動(dòng)控制對控制系統(tǒng)的要求伺服運(yùn)動(dòng)控制對控制系統(tǒng)的要求 伺服運(yùn)動(dòng)控制是對機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)伺服運(yùn)動(dòng)控制是對機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)在數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。伺服運(yùn)動(dòng)控制對控制系統(tǒng)的要求可運(yùn)動(dòng)在數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。伺服運(yùn)動(dòng)控制對控制系統(tǒng)的要求可以分成如下幾種形式：以分成如下幾種形式：（1 1）點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制）點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制（2 2）連續(xù)軌跡（輪廓控制）

17、運(yùn)動(dòng)控制）連續(xù)軌跡（輪廓控制）運(yùn)動(dòng)控制（3 3）同步運(yùn)動(dòng)控制）同步運(yùn)動(dòng)控制預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)PC機(jī)通常通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部（并行）總線，即母板總線機(jī)通常通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部（并行）總線，即母板總線與外部交換信息，并行總線安裝在主機(jī)箱內(nèi)，總線板上有與外部交換信息，并行總線安裝在主機(jī)箱內(nèi)，總線板上有若干插線槽，插有若干插線槽，插有CPU主板、顯示卡、儲(chǔ)存器和主板、顯示卡、儲(chǔ)存器和I/O電路的電路的印制板等，伺服運(yùn)動(dòng)控制器就插在此母板的擴(kuò)展槽中?？傆≈瓢宓?，伺服運(yùn)

18、動(dòng)控制器就插在此母板的擴(kuò)展槽中?？偩€一般為線一般為ISA總線和總線和PCI總線?？偩€。ISA（industry standard architecture）總線總線 第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 又稱又稱AT總線，它具有總線，它具有16位數(shù)據(jù)寬度，最高工作頻率為位數(shù)據(jù)寬度，最高工作頻率為8MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到16MB/s，地址線，地址線24條，可尋訪條，可尋訪16M字節(jié)地址單元。字節(jié)地址單元。 ISA總線信號(hào)分為總線信號(hào)分為總線基本信號(hào)總線基本信號(hào)、總線訪問信號(hào)總線訪問信號(hào)及及總線控總線控制信號(hào)制信號(hào)?？偩€訪

19、問信號(hào)主要用來提供對總線目標(biāo)模塊訪問?？偩€訪問信號(hào)主要用來提供對總線目標(biāo)模塊訪問的地址、數(shù)據(jù)、訪問應(yīng)答控制信號(hào)。的地址、數(shù)據(jù)、訪問應(yīng)答控制信號(hào)。PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換PCI總線總線第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換從從19921992年創(chuàng)立規(guī)范到如今，年創(chuàng)立規(guī)范到如今，PCIPCI總線已成為了計(jì)算機(jī)總線已成為了計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)總線。的一種標(biāo)準(zhǔn)總線。PCIPCI總線取代了早先的總線取代了早先的ISAISA總線?？偩€。 PCI PCI能能從從1

20、9921992用到現(xiàn)在，說明他有許多優(yōu)點(diǎn)，比如即插即用、中用到現(xiàn)在，說明他有許多優(yōu)點(diǎn)，比如即插即用、中斷共享等。從數(shù)據(jù)寬度上看，斷共享等。從數(shù)據(jù)寬度上看，PCIPCI總線有總線有32bit32bit、64bit64bit之之分；從總線速度上分，有分；從總線速度上分，有33MHz33MHz、66MHz66MHz兩種。改良的兩種。改良的PCIPCI系統(tǒng)，系統(tǒng)，PCI-XPCI-X，最高可以達(dá)到，最高可以達(dá)到64bit 133MHz64bit 133MHz，這樣就可，這樣就可以得到超過以得到超過1GB/s1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。的數(shù)據(jù)傳輸速率。PCI總線總線(1) 高速的實(shí)現(xiàn)高速的實(shí)現(xiàn) PCI總線

21、的地址總線與數(shù)據(jù)總總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用的線是分時(shí)復(fù)用的 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省接插件的管腳數(shù)；優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省接插件的管腳數(shù)；便于實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。便于實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。 (2) 即插即用的實(shí)現(xiàn)即插即用的實(shí)現(xiàn)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換(3) 中斷共享的實(shí)現(xiàn)中斷共享的實(shí)現(xiàn) PCI總線的中斷共享由硬件與軟件兩部分組成?？偩€的中斷共享由硬件與軟件兩部分組成。 硬件上，采用電平觸發(fā)的辦法硬件上，采用電平觸發(fā)的辦法 軟件上，采用中斷鏈的方法軟件上，采用中斷鏈的方法(4) 可靠性的實(shí)現(xiàn)

22、可靠性的實(shí)現(xiàn)增加了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)增加了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)(PERR)、系統(tǒng)錯(cuò)、系統(tǒng)錯(cuò)(SERR)、從設(shè)備結(jié)束、從設(shè)備結(jié)束(STOP)等控制信號(hào)及超時(shí)處理等可靠性措施等控制信號(hào)及超時(shí)處理等可靠性措施第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換PCIPCI總線總線雙口雙口RAM第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換雙口雙口RAM RAM 是在一個(gè)是在一個(gè)SRAM SRAM 存儲(chǔ)器上具有兩套完

23、全獨(dú)立存儲(chǔ)器上具有兩套完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線，并允許兩個(gè)獨(dú)立的系的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線，并允許兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)同時(shí)對該存儲(chǔ)器進(jìn)行隨機(jī)性的訪問。統(tǒng)同時(shí)對該存儲(chǔ)器進(jìn)行隨機(jī)性的訪問。雙口雙口RAMRAM最大的特點(diǎn)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)共享。一個(gè)存儲(chǔ)最大的特點(diǎn)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)共享。一個(gè)存儲(chǔ)器配備兩套獨(dú)立的地址、數(shù)據(jù)和控制線，允許兩個(gè)獨(dú)立器配備兩套獨(dú)立的地址、數(shù)據(jù)和控制線，允許兩個(gè)獨(dú)立的的CPUCPU或控制器同時(shí)異步地訪問存儲(chǔ)單元。因?yàn)閿?shù)據(jù)共享，或控制器同時(shí)異步地訪問存儲(chǔ)單元。因?yàn)閿?shù)據(jù)共享，就必須存在訪問仲裁控制。內(nèi)部仲裁邏輯控制提供以下就必須存在訪問仲裁控制。內(nèi)部仲裁邏輯控制提供以下功能：對同一地址單

24、元訪問的時(shí)序控制；存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)功能：對同一地址單元訪問的時(shí)序控制；存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)塊的訪問權(quán)限分配；信令交換邏輯（例如中斷信號(hào)）等。塊的訪問權(quán)限分配；信令交換邏輯（例如中斷信號(hào)）等。 要實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和伺服運(yùn)動(dòng)控制器之間的數(shù)據(jù)傳送，必須機(jī)和伺服運(yùn)動(dòng)控制器之間的數(shù)據(jù)傳送，必須在在PC機(jī)和機(jī)和DSP之間建立起雙向的數(shù)據(jù)交換通道。之間建立起雙向的數(shù)據(jù)交換通道。 透過透過ISA總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換有以下兩種方法：靜態(tài)數(shù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換有以下兩種方法：靜態(tài)數(shù)據(jù)傳送和共用伺服運(yùn)動(dòng)控制器上的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。據(jù)傳送和共用伺服運(yùn)動(dòng)控制器上的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 雙口雙口RAM是一種性能優(yōu)良的快速通信器件，適用于多是一種性

25、能優(yōu)良的快速通信器件，適用于多CPU分布式系統(tǒng)及高速數(shù)字的場合。分布式系統(tǒng)及高速數(shù)字的場合。雙口雙口RAM第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)PC機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換機(jī)與伺服運(yùn)動(dòng)控制器的信息交換伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 采樣周期對運(yùn)動(dòng)控制器的影響采樣周期對運(yùn)動(dòng)控制器的影響 ： 采樣周期采樣周期T T的選擇是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵的選擇是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問題，采樣周期選擇不合適，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)

26、惡化，問題，采樣周期選擇不合適，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)惡化，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，前功盡棄。但是采樣周期的選擇至甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，前功盡棄。但是采樣周期的選擇至今沒有一個(gè)統(tǒng)一公式，至于香農(nóng)采樣定理只給出了理論指今沒有一個(gè)統(tǒng)一公式，至于香農(nóng)采樣定理只給出了理論指導(dǎo)原則，實(shí)際應(yīng)用還有些問題，主要是系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不導(dǎo)原則，實(shí)際應(yīng)用還有些問題，主要是系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不好精確地測量，系統(tǒng)的最高頻率不好確定好精確地測量，系統(tǒng)的最高頻率不好確定計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，把一個(gè)連續(xù)模擬信號(hào)，經(jīng)采樣開計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，把一個(gè)連續(xù)模擬信號(hào)，經(jīng)采樣開關(guān)后，變成了采樣信號(hào)，即離散模擬信號(hào)，采樣信號(hào)再經(jīng)關(guān)后，變成了采樣信號(hào)，即離散模

27、擬信號(hào)，采樣信號(hào)再經(jīng)過量化過程才變成數(shù)字信號(hào)。如圖過量化過程才變成數(shù)字信號(hào)。如圖5-135-13所示。所示。采樣過程及采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示采樣過程及采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示圖圖5-135-13第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期 有離散數(shù)值序列：有離散數(shù)值序列： 式中式中T T為采樣周期，為采樣周期，0T,T,2T0T,T,2T為采樣時(shí)刻，為采樣時(shí)刻，f(KT)f(KT)表示采樣表示采樣K K時(shí)刻的數(shù)值，由于實(shí)際系統(tǒng)，時(shí)刻的數(shù)值，由于實(shí)際系統(tǒng)，t t0 0時(shí)，時(shí)，f(t)=0f(t)=0，所以從，所以從

28、t=0t=0開始采樣時(shí)合理的。開始采樣時(shí)合理的。以后要用的以后要用的Z Z變換與脈沖傳遞函數(shù)在數(shù)學(xué)上只能處理脈沖序變換與脈沖傳遞函數(shù)在數(shù)學(xué)上只能處理脈沖序列，因此引入了脈沖采樣器的概念。列，因此引入了脈沖采樣器的概念。*( ) (0 ), ( ), (2 )() f tfT f T fTf KT采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 采樣函數(shù)表達(dá)式為：采樣函數(shù)表達(dá)式為： (5-1) 理想單位脈沖：理想單位脈沖： (5-2) 當(dāng)沖量為當(dāng)沖量為1時(shí)，有：時(shí)，有： (

29、5-3) 當(dāng)當(dāng)t kT時(shí)，時(shí)， ，因此，因此f(t)在在t kT時(shí)的取值大小時(shí)的取值大小沒有意義了，所以式?jīng)]有意義了，所以式(5-1)可以改寫為獲得理想脈沖采樣函可以改寫為獲得理想脈沖采樣函數(shù)的表達(dá)式：數(shù)的表達(dá)式： (5-4)*0( )( )()kftf ttkT,()0,tkTtkTtkT0()1tkT dt()0tkT*0( )()()kftfk Ttk T采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)表示運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（1 1）控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)）控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)（2 2

30、）被控對象的動(dòng)態(tài)特性）被控對象的動(dòng)態(tài)特性（3 3）擾動(dòng)信號(hào)的頻譜）擾動(dòng)信號(hào)的頻譜（4 4）控制算法與計(jì)算機(jī)性能）控制算法與計(jì)算機(jī)性能 對于伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，要求響應(yīng)快，抗干擾能力對于伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，要求響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，采樣周期可以根據(jù)動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)來選擇。強(qiáng)，采樣周期可以根據(jù)動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)來選擇。第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的采樣周期采樣周期對運(yùn)動(dòng)控制器的影響采樣周期對運(yùn)動(dòng)控制器的影響采樣周期的選擇與很多因素有關(guān)，包括：采樣周期的選擇與很多因素有關(guān)，包括：基于基于PC與基于與基于PLC運(yùn)動(dòng)控制

31、器的比較運(yùn)動(dòng)控制器的比較第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 在伺服運(yùn)動(dòng)控制中，基于在伺服運(yùn)動(dòng)控制中，基于PC與基于與基于PLC的伺服運(yùn)動(dòng)控的伺服運(yùn)動(dòng)控制器經(jīng)常被人們選用。制器經(jīng)常被人們選用。 一般認(rèn)為，基于一般認(rèn)為，基于PC與基于與基于PLC的伺服運(yùn)動(dòng)控制器因其的伺服運(yùn)動(dòng)控制器因其性能、重點(diǎn)不同而應(yīng)用于不同的場合，性能、重點(diǎn)不同而應(yīng)用于不同的場合，PC機(jī)的實(shí)時(shí)性明顯機(jī)的實(shí)時(shí)性明顯優(yōu)于優(yōu)于PLC，有些場合僅能使用基于，有些場合僅能使用基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制器。的伺服運(yùn)動(dòng)控制器。工控機(jī)與工控機(jī)與PLC性能比較一覽如表性能比較一覽如表5-3所

32、示。所示。工控機(jī)工控機(jī)IPCPLC操作性對于硬件的編程復(fù)雜，可借助軟件擴(kuò)充采用面向用戶的指令，編程方便，以梯形圖為主，程序通用可靠性故障率低，可維修性好，抗干擾性不如PLCCPU是工業(yè)級(jí)專用處理器，抗干擾性特別高。軟件可靠性好移植性受自身限制，可移植性較差適合多種工業(yè)現(xiàn)場，有較好的移植性工作方式多為中斷處理串行通道順序控制，循環(huán)掃描實(shí)時(shí)性由于PC機(jī)的采用，實(shí)時(shí)性明顯優(yōu)于PLCPLC實(shí)時(shí)性不是很高，要受每步掃描時(shí)間的限制表表5-3 5-3 工控機(jī)與工控機(jī)與PLCPLC性能比較一覽表性能比較一覽表基于基于PC和基于和基于PLC運(yùn)動(dòng)控制器的比較運(yùn)動(dòng)控制器的比較第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交

33、流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工控機(jī)工控機(jī)IPCPLC復(fù)雜控制IPC可用于運(yùn)動(dòng)過程、運(yùn)動(dòng)軌跡都比較復(fù)雜，且柔性比較強(qiáng)的機(jī)器對于諸如伺服電機(jī)告訴高精度多軸聯(lián)動(dòng)，高速插補(bǔ)等復(fù)雜動(dòng)作不太容易實(shí)現(xiàn)適用范圍在中規(guī)模小范圍自動(dòng)化工程中有很好的性價(jià)比適合低成本自動(dòng)化項(xiàng)目和作為大型DCS系統(tǒng)的I/O站接線接線較為復(fù)雜，而且容易出錯(cuò)，在工業(yè)現(xiàn)場中較為不方便接線較為簡單，配置I/O模塊非常清晰擴(kuò)展性輸入輸出功能強(qiáng)，能在與運(yùn)動(dòng)卡相接時(shí)，也與各種其他外設(shè)、板卡等相連要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對應(yīng)的程序，比較方便基于基于PC和基于和基于PLC運(yùn)動(dòng)控制器的比較運(yùn)動(dòng)控制器的比較第第5章章

34、基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工控機(jī)與工控機(jī)與PLC性能比較一覽表性能比較一覽表續(xù)前表基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)按物理結(jié)構(gòu)可以劃分為上位控制裝置、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)按物理結(jié)構(gòu)可以劃分為上位控制裝置、交流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)交流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3部分。部分。位 置 指 令位 置 指 令PC機(jī)參數(shù)機(jī)參數(shù)設(shè) 置 狀 態(tài)設(shè) 置 狀 態(tài)查詢查詢PIDD/A伺 服伺 服驅(qū) 動(dòng)驅(qū) 動(dòng)放 大放 大器器交流交

35、流伺服伺服電機(jī)電機(jī)機(jī)械機(jī)械傳動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)位位置置輸輸出出編碼器編碼器碼盤接口碼盤接口1、上位計(jì)算機(jī)的選擇、上位計(jì)算機(jī)的選擇2、運(yùn)動(dòng)控制器板卡的設(shè)計(jì)分析、運(yùn)動(dòng)控制器板卡的設(shè)計(jì)分析 常見的常見的DSP算法可歸結(jié)為以下幾類：算法可歸結(jié)為以下幾類： 信號(hào)濾波信號(hào)濾波 信號(hào)變換（時(shí)域到頻域的變換）信號(hào)變換（時(shí)域到頻域的變換） 卷積（信號(hào)混合）卷積（信號(hào)混合） 相關(guān)（信號(hào)比較）相關(guān)（信號(hào)比較）3、驅(qū)動(dòng)器、反饋元件的設(shè)計(jì)分析、驅(qū)動(dòng)器、反饋元件的設(shè)計(jì)分析4、伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)分析、伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)分析第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)

36、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于基于PCPC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例分為主要分為主要4 4類：類：1.DSP1.DSP模塊模塊2.FPGA2.FPGA模塊模塊3.D/A3.D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊4.4.其他模塊其他模塊基于基于PC ISA的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例圖圖5-20 運(yùn)動(dòng)控制卡功能圖運(yùn)動(dòng)控制卡功能圖(書書p147)第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于基于P

37、C的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例基于基于PC ISA的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡1.DSP1.DSP模塊模塊 TMS320L F2407ATMS320L F2407A是是TITI公司的公司的1616位定點(diǎn)位定點(diǎn)DSPDSP，其主要特點(diǎn)是，其主要特點(diǎn)是：采用靜態(tài)：采用靜態(tài)CMOSCMOS技術(shù)，供電電壓為技術(shù)，供電電壓為3.3V3.3V，最高，最高40MIPS40MIPS的指的指令執(zhí)行速度。令執(zhí)行速度。 結(jié)構(gòu)：多總線、多處理單元、流水線、硬件乘法器。具有結(jié)構(gòu)：多總線、多處理單元、流水線、硬件乘法器。具有高速數(shù)據(jù)處理和邏輯控制能力，能夠較好地完成較為復(fù)雜高速數(shù)據(jù)處理和邏輯控制能力，能夠較好

38、地完成較為復(fù)雜的控制算法。的控制算法。 其主要任務(wù)是完成位置控制和速度控制的其主要任務(wù)是完成位置控制和速度控制的PIDPID調(diào)節(jié)。位置調(diào)節(jié)。位置控制分為控制分為S S曲線和曲線和T T曲線模式。曲線模式。 DSPDSP通過其通過其I/OI/O地址空間對地址空間對FPGAFPGA內(nèi)部的各模塊進(jìn)行統(tǒng)一編址內(nèi)部的各模塊進(jìn)行統(tǒng)一編址，要訪問某一模塊，只要對應(yīng)相應(yīng)的，要訪問某一模塊，只要對應(yīng)相應(yīng)的I/OI/O地址進(jìn)行讀操作地址進(jìn)行讀操作或?qū)懖僮骷纯??；驅(qū)懖僮骷纯?。第?章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系

39、統(tǒng)舉例基于基于PC ISA的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡2.FPGA2.FPGA模塊模塊基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例基于基于PC ISA的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)FPGA（FieldProgrammable Gate Array），），即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，）領(lǐng)域中的一種

40、半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA采用了邏輯單元陣列采用了邏輯單元陣列LCA概念，內(nèi)部包括可概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊配置邏輯模塊CLB、輸出輸入模塊、輸出輸入模塊IOB和內(nèi)部連線三個(gè)和內(nèi)部連線三個(gè)部分。部分。 主要完成主要完成4 4個(gè)模塊的功能：主機(jī)接口模塊，碼盤接口模塊，個(gè)模塊的功能：主機(jī)接口模塊，碼盤接口模塊，D/AD/A接口模塊，接口模塊，I/OI/O接口模塊接口模塊(1)(1)主機(jī)接口模塊主機(jī)接口模塊 主機(jī)接口模塊的主要任務(wù)是完成主機(jī)接口模塊的主要任務(wù)是完成

41、PCPC機(jī)和機(jī)和DSPDSP之間的數(shù)據(jù)交換。之間的數(shù)據(jù)交換。(2)(2)碼盤接口模塊碼盤接口模塊 每路碼盤的每路碼盤的A A、B B、Z Z三相信號(hào)進(jìn)入碼盤接口模塊。三相信號(hào)進(jìn)入碼盤接口模塊。(3)D/A(3)D/A接口模塊接口模塊 把來自把來自DSPDSP的的1616位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的1616位位 根據(jù)譯碼電路產(chǎn)生根據(jù)譯碼電路產(chǎn)生4 4路路DACDAC中某一路的片選信號(hào)中某一路的片選信號(hào)(4) I/O(4) I/O接口模塊接口模塊 主要功能是對主要功能是對I/OI/O輸入輸出進(jìn)行統(tǒng)一管輸入輸出進(jìn)行統(tǒng)一管基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例基于基于

42、PC ISA的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)3.D/A3.D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊 由由2 2片片AD1866AD1866和和1 1片片OP497OP497構(gòu)成構(gòu)成D/AD/A轉(zhuǎn)換模塊，提供轉(zhuǎn)換模塊，提供4 4路模擬路模擬電壓輸出，電壓輸出范圍均為電壓輸出，電壓輸出范圍均為10V10V。4.4.其他模塊其他模塊 如：差分整形模塊，光電隔離模塊如：差分整形模塊，光電隔離模塊基于基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例基于基于PC ISA的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡第第5章章 基于基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺

43、服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基于基于PC PCI的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制卡1. PCI1. PCI局部總線接口設(shè)計(jì)局部總線接口設(shè)計(jì) 第一步：將第一步：將PCIPCI總線信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)設(shè)備總線信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)設(shè)備( (運(yùn)動(dòng)控制卡運(yùn)動(dòng)控制卡) )所需要或可以接受的接口信號(hào)所需要或可以接受的接口信號(hào) PCIPCI的工作：的工作：FRAME#FRAME#開始開始宣布宣布DEVSEL#DEVSEL#信號(hào)信號(hào)接接觸觸IRDY#IRDY#、TRDY#TRDY#后后傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)解除解除FRAME#FRAME#作業(yè)完成。作業(yè)完成。 STOP#STOP#信號(hào)可引發(fā)作業(yè)提前中斷。信號(hào)可引發(fā)作業(yè)提前中斷。 在在PCIPCI總線中，通過使用總線中，通過使用I/OI/O端口完成雙口存儲(chǔ)器的數(shù)端口完成雙口存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)