運動控制器的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉一種運動控制器，尤指一種用于機器人的運動控制器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，自動化程度的提高，運動控制器廣泛應(yīng)用于機器人，工廠自動化等工業(yè)控制領(lǐng)域，如ARM+DSP結(jié)構(gòu)的嵌入式運動控制器，通過對伺服電機，步進電機的運動控制，實現(xiàn)對機器人，工廠自動化運動的位置，速度實時控制，被廣泛使用在各種工業(yè)現(xiàn)場。其產(chǎn)品通常集成度高，面對日益復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場及控制需求，為了滿足執(zhí)行機構(gòu)使用在各種工業(yè)現(xiàn)場，往往添加了功能各異的輔助功能模塊，如A/D轉(zhuǎn)換模塊，編碼器模塊，用戶I/O模塊，傳感器模塊，脈沖控制模塊，報警模塊等等。
[0003]上述各種功能模塊占用大量的硬件資源并且都要通過DSP總線實現(xiàn)控制，導(dǎo)致運動控制器的資源配置信息和引腳不夠使用，采用軟件方法又占用DSP的大量計算時間，導(dǎo)致響應(yīng)速度慢，在一般的控制器與驅(qū)動器的控制架構(gòu)下，不易擴展外圍接口，不能滿足各種用戶拓展應(yīng)用范圍的功能要求，也不利于維護升級，導(dǎo)致硬件成本較高等問題。
[0004]因此，針對運動控制器的這些功能要求，有必要設(shè)計一種新的運動控制器，以克服上述問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]針對【背景技術(shù)】所面臨的問題，本實用新型的目的在于提供一種能夠擴展外圍接口，易于升級維護的運動控制器。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本使用新型采用以下技術(shù)手段:
[0007]一種運動控制器，包括:一 ARM處理器，所述ARM處理器通過總線連接一現(xiàn)場可編程邏輯器件；一數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器通過并行總線與所述現(xiàn)場可編程邏輯器件連接；至少一非易失性存儲器和一動態(tài)存儲器，用于數(shù)字信號處理器與所述現(xiàn)場可編程邏輯器件的數(shù)據(jù)存儲和交換；一復(fù)雜可編程邏輯器件，所述復(fù)雜可編程邏輯器件通過串行通信協(xié)議信號與所述數(shù)字信號處理器實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述復(fù)雜可編程邏輯器件連接一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器件，實現(xiàn)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
[0008]進一步，所述數(shù)字信號處理器與所述復(fù)雜可編程邏輯器件通過SPI串行通信協(xié)議信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0009]進一步，所述復(fù)雜可編程邏輯器件連接有多個擴展接口，用以連接多個外置設(shè)備。
[0010]進一步，所述擴展接口分為通用1模塊和專用1模塊，所述通用1模塊用以連接電磁閥、氣壓閥或開關(guān)輸入，所述專用1模塊用以報警輸入，HOME輸入以及限位輸入。
[0011]進一步，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器件連接至少一伺服驅(qū)動模塊。
[0012]進一步，所述伺服驅(qū)動模塊連接一編碼器模塊，所述編碼器模塊連接至所述現(xiàn)場可編程邏輯器件，所述伺服驅(qū)動模塊通過所述編碼器模塊將驅(qū)動信號反饋到所述現(xiàn)場可編程邏輯器件。
[0013]進一步，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件連接至少一脈沖調(diào)制信號，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件通過脈沖調(diào)制信號連接步進驅(qū)動模塊。
[0014]進一步，所述擴展接口分為通用1模塊和專用1模塊，所述通用1模塊用以連接電磁閥、氣壓閥或開關(guān)輸入，所述專用1模塊用以報警輸入，HOME輸入以及限位輸入。
[0015]進一步，所述ARM處理器，所述數(shù)字信號處理器，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件共同設(shè)于一片電路板上，形成一主控制器板。
[0016]進一步，所述復(fù)雜可編程邏輯器件，以及所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器件，共同設(shè)于另一片電路板上，形成一接口板，用以連接外圍設(shè)備接口。
[0017]進一步，所述接口板上設(shè)有至少一個軸端口，用以連接至少一電機模塊。
[0018]進一步，所述接口板上設(shè)有一 HOME輸入模塊，一報警輸入模塊。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型運動控制器具有以下有益效果:
[0020]1.采用所述ARM處理器，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件和所述數(shù)字信號處理器的三核控制系統(tǒng)，分模塊化工作，結(jié)合三個處理器的各自特性，發(fā)揮各自優(yōu)勢，分工處理整個控制過程，與傳統(tǒng)的PC控制器相比，動作響應(yīng)快，位置控制更為精確，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，效率大大提升。
[0021]2.所述數(shù)字信號處理器用以實現(xiàn)電機控制運算，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件或所述復(fù)雜可編程邏輯器件用以擴展1接口和通訊接口，實現(xiàn)邏輯信號處理和擴展通訊功能的獨立設(shè)置，簡化運動控制器裝置，通過復(fù)雜可編程邏輯器件的邏輯功能實現(xiàn)了不同功能子模塊的總線分時復(fù)用。
[0022]3.采用模塊化管理，將所述ARM處理器，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件和所述數(shù)字信號處理器設(shè)置在一主控板上，形成一主控制器板，將復(fù)雜可編程邏輯器件，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器件，以及擴展的1接口設(shè)置在一個接口板上，將主控制器板與接口板獨立分開，分別用一個串口協(xié)議進行控制。
[0023]4.面對日益復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場及控制需求，通過數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程邏輯器件一復(fù)雜可編程邏輯器件來分別完成運動軌跡控制與控制監(jiān)測和通訊，在依靠擴展接口配合軟件進行總線協(xié)議的升級，拓展運動控制器的應(yīng)用范圍，降低了控制通訊與監(jiān)測對于硬件資源的占用。
【【附圖說明】】
[0024]圖1為本實用新型運動控制器的原理框圖；
[0025]圖2為本實用新型運動控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]【具體實施方式】的附圖標號說明:
[0027]ARM處理器 I現(xiàn)場可編程邏輯器件 2
[0028]數(shù)字信號處理器 3非易失性存儲器 4
[0029]動態(tài)存儲器 5復(fù)雜可編程邏輯器件 6
[0030]數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化器件7編碼器 8
[0031]伺服驅(qū)動 9步進驅(qū)動 10
[0032]HOME輸入11通用1模塊 12
[0033]專用1模塊13軸端口 14【【具體實施方式】】
[0034]為便于更好的理解本實用新型的目的、結(jié)構(gòu)、特征以及功能等，現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0035]請參閱圖1所示，本實用新型提供一種運動控制器，包括一ARM處理器1，一現(xiàn)場可編程邏輯器件2 (FPGA)，一數(shù)字信號處理器3 (DSP)，至少一非易失性存儲器4，及至少一動態(tài)存儲器5，一復(fù)雜可編程邏輯器件6 (CPLD)，一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器件7 (DAC)。
[0036]所述ARM處理器I承擔所述運動控制器與外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信以及人機交互護界面任務(wù)，如通過網(wǎng)絡(luò)接口，USB接口，VGA接口等與上位機(示教盒或PC)連接，所述ARM處理器I用以執(zhí)行所述運動控制器外圍實時性不強的任務(wù)，主要是外圍設(shè)備傳送過來的操作指令和運動軌跡指令，或觸摸屏的輸入數(shù)據(jù)和指令、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)警信息定期采集和反饋至上位機，所述ARM處理器上移植嵌入式Linux系統(tǒng)，利用Linux操作系統(tǒng)強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，以及對圖形界面的良好支持，承擔所述運動控制器外圍實時性要求不強的任務(wù)。
[0037]所述ARM處理器I通過GPMC總線連接所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2配有一非易失性存儲器4及一動態(tài)存儲器5，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2與所述非易失性存儲器4和所述動態(tài)存儲器5通過并行總線進行數(shù)據(jù)交換與存儲等任務(wù)，所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2與所述數(shù)字信號處理器3通過并行總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述數(shù)字信號處理器3與所述ARM處理器I通過所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2進行雙向數(shù)據(jù)信息交互，以完成數(shù)據(jù)在控制器內(nèi)部的自動切換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換與共享。所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2還實現(xiàn)所述數(shù)字信號處理器3傳輸?shù)囊恍┲噶畹奶幚?，如脈沖控制指令，所述數(shù)字信號處理器無法直接產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號，采用軟件算法又會占用大量的運動算法計算時間，通過并行數(shù)據(jù)總線將計算好的運動算法傳輸給所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2，由所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2發(fā)送給運動控制端口，實現(xiàn)脈沖及方向控制指令的輸出，運動控制端口連接外置設(shè)備，實現(xiàn)運動指令給出的運動軌跡。
[0038]所述數(shù)字信號處理器配3有一非易失性存儲器4及一動態(tài)存儲器5，所述數(shù)字信號處理器3專門負責運動軌跡的高速高精度計算和實施運動軌跡控制，所述數(shù)字信號處理器3與所述現(xiàn)場可編程邏輯器件2通過并行