CN1315126C - 用于控制光盘驱动系统的步进电机的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制光盘驱动系统的步进电机的方法和装置。该方法包括：以一时间间隔生成用于控制步进电机的一步进脉冲，其中通过使用频率根据播放模式中的光盘速度确定该时间间隔；根据与由于轨道搜索和轨道跳跃等搜索模式操作造成的拾取器的移动对应的移动步数和移动方向，以储存在预定速度表中的时间间隔生成一步进脉冲，从而通过使用与步进脉冲对应的驱动信号驱动步进电机，其中通过根据播放/搜索模式调节步进电机的输出产生的多电压生成驱动信号。因此，可以降低微处理器负荷和步进电机的功率消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制光盘驱动系统的步进电机的方法和装置，并且尤其涉及一种通过根据在播放模式中的光盘速度改变频率以及通过根据驱动模式使用多电压控制步进电机的方法及其装置。
背景技术
步进电机广泛用于在光盘驱动系统中移动用于传送拾取器的拖板(sled)。通过控制用于在播放模式中以及在用于轨道寻找和轨道跳跃的搜索模式中移动拖板的步进电机，拾取器在内圆周与外圆周之间移动。
用于控制步进电机的常规装置通过根据光盘速度计算播放速度的微处理器驱动步进电机以及通过使用在播放模式和搜索模式中的矢量表同样驱动步进电机。当在播放模式光盘速度提高时，使用中断在微处理器上的负荷同样提高。更进一步，不论驱动模式(播放模式或搜索模式)而使用同样的用于代表步进电机的相位(phase)的矢量表导致大量功率消耗并产生大量热量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在光盘驱动系统中用于控制步进电机以便减少微处理器负荷的方法和装置。
本发明另一目的在于提供一种用于在光盘驱动系统中根据光盘速度通过改变时间间隔(频率速度)确定播放模式的控制步进电机的方法。
本发明进一步目的在于提供一种用于在光盘驱动系统中根据驱动模式使用多电压来控制步进电机的装置和方法。
为了实现上述与其他目的，本发明提供一种用于控制光盘驱动系统的步进电机的方法，其中步进电机移动用于传送拾取器的拖板，本方法包括以第一时间间隔生成用于控制步进电机的第一步进脉冲，其中第一时间间隔是通过使用一个时间间隔根据播放模式中的光盘速度设置播放速度而确定的；根据与由于轨道搜索和轨道跳跃等搜索模式操作造成的拾取器的移动对应的移动步数(motion step)和移动方向，以储存在预定速度表中的第二时间间隔生成第二步进脉冲；以及根据驱动模式生成与第一步进脉冲或第二步进脉冲对应的步进电机驱动信号。
最好，通过根据光盘类型或光盘速度改变频率，当光盘速度越快时，将第一时间间隔设定为越小。
为了实现上述与其他目的，本发明提供一种用于控制光盘驱动系统的步进电机的方法，其中步进电机移动用于传送拾取器的拖板，本方法包括：以第一时间间隔生成用于控制步进电机的第一步进脉冲，其中通过使用频率根据在播放模式光盘速度确定第一时间间隔；根据与由于轨道搜索和轨道跳跃等搜索模式操作造成的拾取器的移动对应的移动步数和移动方向，以储存在预定速度表中的第二时间间隔生成第二步进脉冲；以及通过使用通过根据播放/搜索模式调节步进电机的输出产生的多电压将与第一步进脉冲或第二步进脉冲对应的驱动信号施加给步进电机。
在这里，将与第一步进脉冲或第二步进脉冲对应的驱动信号施加给步进电机的步骤还包括：根据播放/搜索模式选择第一步进脉冲或第二步进脉冲；读出用于与在所述的从第一存储单元或第二存储单元选择第一步进脉冲或第二步进脉冲时所选择的步进脉冲对应的步进角度，第一存储单元中步进角度的矢量数据用于在播放模式控制全步长，第二存储单元中步进角度的矢量数据用于在搜索模式控制全步长；以及将从读出矢量数据步骤中读出的用于步进角度的矢量数据生成为步进电机的驱动信号。最好，第二存储单元储存含有用于在需要高速度和高扭矩的搜索模式控制全步长的预定大值的输出电压的步进角度矢量数据，并且第一存储单元储存含有比储存在第二存储单元的矢量数据输出电压值低的输出电压的用于控制微步长的角度矢量数据。
根据本发明另一方面，提供一种光盘驱动系统，其包括移动用于传送拾取器的拖板的步进电机，该光盘驱动系统包括：播放单元，其以第一时间间隔生成用于驱动步进电机的第一步进脉冲，其中以一个时间间隔通过根据光盘速度设置播放速度确定第一时间间隔；粗搜索单元，根据与轨道搜索和轨道跳跃的搜索模式操作造成的拾取器的移动对应的移动步数与移动方向，以储存在预定速度表中的第二时间间隔生成第二步进脉冲；以及电机驱动单元，根据播放/搜索模式通过使用通过调节步进电机的输出产生的多电压，将与第一步进脉冲或第二步进脉冲对应的驱动信号施加给步进电机。
附图说明
通过参照附图的如下详细描述，本发明上述和其他目的、特征和优点将变的更加清楚，其中：
图1是关于根据本发明用于在光盘驱动系统中控制步进电机的装置的实施例的框图；
图2表示由图1表示的播放单元输出的波形；
图3是用于表示通过使用如图1表示的粗搜索单元的速度表用于控制步进电机的速度的图；及
图4是表示根据在图1所示电机驱动单元中的驱动模式根据步进电机输出大小产生矢量表的原理的图。
具体实施方式
将要参照附图更加详细地描述本发明，其中展示本发明优选实例。
图1是根据本发明用于在光盘驱动系统中控制步进电机的装置的框图。该装置包括播放单元110、粗搜索单元120、电机驱动单元130。播放单元当跟踪时辅助轨道搜索，并根据通过在播放模式对跟踪驱动信号低通滤波获得的拖板控制信号与预定阈值的比较结果以由光盘速度设置的时间间隔生成步进脉冲。粗搜索单元120根据与在搜索模式中由于如轨道搜索和轨道跳跃的操作造成的拾取器的移动量对应的移动步进数和移动方向以储存在速度表中的时间间隔生成步进脉冲。驱动单元130根据生成的步进脉冲施加驱动步进电机的驱动信号。换句话说，播放单元110和粗搜索单元120根据预定的算法生成代表步进电机应当移动的方向以及移动量的步进脉冲。驱动单元130生成与生成的步进脉冲对应的步进角度的模拟值来最终输出激活控制信号，即Step A和Step B。
将要参照图2至4描述在图1表示中用于控制步进电机的装置的操作。
参照图1，播放单元110不仅根据光盘速度运行播放操作而且生成与顺序读和停止移动对应的步进脉冲。窗口比较器可以包括软件注册器，并且将在图2(a)中表示的拖板控制信号(Sld Control)与预定阈值(Step j)进行比较，如图2(b)所示如果拖板控制信号(Sld Control)等于或高于阈值(Step j)，生成第一窗口信号(plup)，如图2(c)所示如果拖板控制信号(Sld Control)等于或小于阈值(Step j)，生成第二窗口信号(pldw)。在这里，通过将自跟踪伺服器输出的跟踪驱动信号进行低通滤波获得拖板控制信号(Sld Control)。
如果窗口比较器111持续输出等于或高于阈值(Step j)的拖板信号(SldControl)，则，频率生成器112在如图2(b)第一窗口信号(plup)期间根据图2(d)所示光盘速度按预定时间间隔(FGrate)生成用于向外圆周驱动步进电机的上升(up)脉冲信号，如图2(e)所示。如果窗口比较器111持续输出等于或低于阈值(Step j)的拖板信号(Sld Control)，则如图2(d)所示，频率生成器112在如图2(c)第二窗口信号(pldw)期间根据图2(f)所示光盘速度按预定时间间隔(FGrate)生成用于向内圆周驱动步进电机的下降(up)脉冲信号。时间间隔(FGrate)可以根据光盘类型和速度改变并被预先存入微处理器。由于拖板应当快速向外圆周移动，当光盘速度提高，时间间隔变小。
因此，通过根据在光盘驱动系统的播放模式中光盘的类型和速度改变频率，是可以通过调节导致拖板移动拾取器速度的时间间隔(FGrate)降低对微处理器的负荷。根据时间间隔(FGrate)的频率值在表1中列出。
(表1)
| FGrate | 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 |
| 频率 | DSP控制 | 30HZ | 60HZ | 90HZ | 120HZ | 150HZ | 180HZ | 210HZ |
与此同时，如图3(a)所示，根据速度变化，参数N、S1、和S2，也就是移动步数、加速部分的结束点、和减速部分开始点被各自从微处理器输入到粗搜索单元120的步进点控制器121上，以便根据由于轨道搜索和轨道跳跃等操作所导致的拾取器的移动来驱动步进电机。步进点控制器121输出步进点(Ptr)来分配储存在速度表122中的时间间隔(Vd)。速度表122根据步进点将储存在速度表中的时间间隔(Vd)输出到递减计数器123。递减计数器123运行与时间间隔(Vd)对应的计数值的递减计数，并且如果递减计数值等于0，通过启动步进计数器124将步进计数值加1。
每当在步进计数器中计算步进时，步进点控制器121输出用于表明储存在时间表122中的时间间隔的步进点(Ptr)。递减计数器123以速度表122表明的时间间隔运行递减计数，并且如果递减计数值为0，则以与由于轨道搜索和轨道跳跃操作造成的拾取器移动对应的储存在速度表122中的时间间隔(Vd)再次启动步进计数器124，其中如图3(b)所示，从递减计数器123输出代表步进电机向外圆周或内圆周方向移动的上升/下降脉冲信号。
图3(c)表示通过使用速度表122的速度改变，其中控制步进电机使之在粗搜索中有加速部分、匀速部分、减速部分。每一部分由结束点(S1)、开始点(S2)、和根据被搜索或跳跃的轨道数(施加到长轨道而不是一个或两个轨道)计算出的移动步数各自确定。因此，在粗搜索模式中，根据与如轨道搜索与轨道跳跃等操作造成的拾取器的移动量对应的移动步数和移动方向以储存在速度表122中的时间间隔生成步进脉冲。
例如，电机驱动单元130的选择器131可以包括多路复用器(MUX)。根据在播放模式或搜索模式中的驱动模式信号(mode)，选择器121各自从播放单元110或粗搜索单元120选择上升/下降脉冲信号(up，down)，以便将信号提供给矢量点控制器132。根据驱动模式，矢量点控制器132选择矢量数据，其(A Data，B Data)代表与上升/下降脉冲信号对应的步进角度(也称为步进电机的旋转量或步进电机的相位)，其中脉冲信号由选择器121选择并且储存在第一矢量表133用于播放模式或储存在第二矢量表用于搜索模式。然后，为了在步进电机中将矢量数据各自转换为在相位A或相位B的电流信号，矢量点控制器132将矢量数据输出到第一数/模转换器(DAC)135和第二数/模转换器(DAC)136。第一DAC135和第二DAC136生成用于与根据驱动模式在播放单元110或粗搜索单元120中生成并且由矢量点控制器132读出的步进脉冲对应的步进角度的模拟值，并最终输出激活控制信号Step A和Step B。
根据驱动模式，电机驱动单元130以多电压的形式生成驱动步进电机的输出(电压)。在播放模式中，电机驱动单元130运行微步长控制，步进电机的步进角度意味着伴随或不伴随流入到相位A和相位B的电流的全步长(fullstep)的角度。微步长控制意味着各自控制流入相位A或相位B的电流容量，来分隔比全步长更精确控制的电流值的矢量和的角度，从而启动精确位置控制。即，如图4所示，根据步进电机的驱动模式，也就是，根据播放/搜索模式，控制步进电机的输出(电压)。
当如在搜索模式(全步长)中需要高速度和电源的大扭矩时，能够将预定高值的输出电压施加到步进电机的用于步进角度矢量数据被存入第二矢量表134。当如在播放模式步进电机慢速移动或根本不移动时，含有低于存入第二矢量表134的数据的电压并且能将预定低值的输出电压施加到步进电机的用于步进角度的矢量数据被存入第一矢量表133。例如如图4，在需要高速度和高扭矩的粗搜索模式中，根据8比特的循环(circle)，施加用于控制全步长的第二矢量表134，当在播放模式或静止模式时，根据7比特的循环，施加用于控制微步长的第一矢量表134，以便驱动步进电机。
如上所述，根据本发明，可以解决当通过改变时间间隔(频率)提高光盘速度时快速移动拖板的问题。根据驱动模式，通过使用通过调节步进电机输出电压产生的多电压驱动步进电机，可以降低微处理器的负荷。因此，可以降低步进电机中的电流消耗和热量的生成，从而也可以有效利用系统能源。
尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。
Claims (24)
1.一种用于控制光盘驱动系统中的步进电机的方法，其中步进电机移动用于传送拾取器的拖板，本方法包括：
以第一时间间隔生成用于控制步进电机的第一步进脉冲，其中通过使用时间间隔根据播放模式中的光盘速度设定播放速度来确定第一时间间隔；
根据由于轨道搜索和轨道跳跃的搜索模式操作而造成的拾取器的移动对应的移动步数和移动方向，以储存在预定速度表中的第二时间间隔生成第二步进脉冲；及
根据驱动模式生成与第一步进脉冲和第二步进脉冲对应的步进电机的驱动信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过根据光盘类型或光盘速度改变频率，当光盘速度越快时，将第一时间间隔设定为越小。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述生成第一步进脉冲步骤还包括：
检测其中输入的拖板控制信号在预定阈值范围内不持续的部分；及
在所述检测部分期间，根据光盘速度以第一时间间隔生成代表步进电机移动的方向的步进脉冲。
4.如权利要求3所述的方法，其中，通过将跟踪控制信号低通滤波产生拖板控制信号。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述生成第二步进脉冲步骤还包括：
根据与搜索模式对应地输入的速度控制参数输出步进点；及
递减计数储存在含有预定的由步进点指明的时间间隔的速度表中的时间间隔，并且当递减计数完成时，以储存在速度表中的第二时间间隔生成代表步进电机移动方向的第二步进脉冲。
6.如权利要求5所述的方法，其中，速度控制参数包括移动步数、加速部分结束时间、减速部分开始时间。
7.如权利要求1所述的方法，根据播放/搜索模式通过使用调节步进电机的输出产生的多电压来生成所述驱动信号。
8.如权利要求7所述的方法，其中，通过根据光盘类型或光盘速度改变频率，当光盘速度越快时，将第一时间间隔设定为越小。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述生成第一步进脉冲的步骤还包括：
检测其中输入的拖板控制信号持续在预定阈值范围外的部分；及
在检测的部分期间根据光盘速度以第一时间间隔生成代表步进电机移动的方向的第一步进脉冲。
10.如权利要求9所述的方法，其中，通过将跟踪控制信号低通滤波产生拖板控制信号。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述生成第二步进脉冲的步骤还包括：
根据与搜索模式操作对应输入的速度控制参数输出步进点；及
递减计数储存在含有由步进点指明的预定的时间间隔的速度表的时间间隔，并且当递减计数完成时，以储存在速度表中的第二时间间隔生成代表步进电机移动方向的第二步进脉冲。
12.如权利要求11所述的方法，其中，速度控制参数包括移动步数、加速部分结束时间、减速部分开始时间。
13.如权利要求7所述的方法，所述施加驱动信号的步骤还包括：
根据播放/搜索模式选择第一步进脉冲或第二步进脉冲；
读出用于与在从第一存储单元或第二存储单元选择第一步进脉冲或第二步进脉冲时所选择的步进脉冲对应的步进角度，第一存储单元中步进角度的矢量数据用于在播放模式控制全步长，第二存储单元中步进角度的矢量数据用来在搜索模式控制全步长；及
将从读出矢量数据步骤中读出的用于步进角度的矢量数据生成为步进电机的驱动信号。
14.如权利要求13所述的方法，其中，第二存储单元存储具有用于在需要高速度和高扭矩的搜索模式中控制全步长的预定大的数值的输出电压的步进角度矢量数据，并且第一存储单元存储具有比存储在第二存储单元的矢量数据输出电压低的值的用于控制微步长的输出电压的步进角度矢量数据。
15.一种光盘驱动系统，包括移动用于传送拾取器的拖板的步进电机，所述光盘驱动系统包括：
播放单元，其以第一时间间隔生成用于驱动步进电机的第一步进脉冲，其中通过使用时间间隔根据播放模式中的光盘速度设置播放速度来确定第一时间间隔，以及该播放单元包括窗口比较器和频率生成器；
粗搜索单元，根据由于轨道搜索和轨道跳跃的搜索模式操作而造成的拾取器的移动对应的移动步数与移动方向，以储存在预定速度表中的第二时间间隔生成第二步进脉冲，以及该粗搜索单元包括速度表、步进点控制器和递减计数器；
电机驱动单元，根据播放/搜索模式将与第一步进脉冲或第二步进脉冲对应的驱动信号施加给步进电机，以及该电机驱动单元包括选择器、第一存储单元、第二存储单元、矢量点控制器和第一数/模转换器和第二数/模转换器。
16.如权利要求15所述的系统，其中，通过根据光盘类型或光盘速度改变频率，当光盘速度越快时，将第一时间间隔设定为越小。
17.如权利要求15所述的系统，其中，
窗口比较器，通过将输入的拖动控制信号与预定阈值进行比较，并检测其中输入的拖板控制信号在阈值范围内不持续的部分，生成窗口信号；及
频率生成器，在检测的部分期间根据光盘速度以第一时间间隔生成代表步进电机移动的方向的第一步进脉冲。
18.如权利要求17所述的系统，其中，通过将跟踪控制信号低通滤波产生拖板控制信号。
19.如权利要求15所述的系统，其中，
速度表，根据与由于轨道搜索和轨道跳跃等搜索模式操作造成的拾取器的移动对应的移动步数和移动方向，储存预定的速度表；
步进点控制器，根据与搜索模式对应地输入的速度控制参数输出速度表的步进点；及
递减计数器，递减计数储存在含有步进点指明的预定的时间间隔的速度表中的时间间隔，并且每当递减计数结束时，以储存在速度表中的第二时间间隔生成代表步进电机移动方向的第二步进脉冲。
20.如权利要求19所述的系统，其中，粗搜索单元还包括：步进计数器，每当递减计数器的计数值为0时，运行步进计数，并且将步进计数的结果反馈回步进点控制器。
21.如权利要求19所述的系统，其中，速度控制参数包括移动步数、加速部分结束时间、减速部分开始时间。
22.如权利要求15所述的系统，其中，
选择器，根据播放/搜索模式选择在播放单元生成的第一步进脉冲或在粗搜索单元生成的第二步进脉冲；
第一存储单元，储存用于在播放模式控制微步长的步进角度矢量；
第二存储单元，储存用于在搜索模式控制全步长的步进角度矢量；
矢量点控制器，读出储存在与由选择器选出的步进脉冲对应的第一存储单元或第二存储单元中的步进角度矢量数据；及
第一数/模转换器和第二数/模转换器，将矢量点控制器读出的步进角度矢量数据转换为步进电机的激活控制信号。
23.如权利要求22所述的系统，其中，其中，第二存储单元存储具有用于在需要高速度和高扭矩的搜索模式中控制全步长的预定大的数值的输出电压的步进角度矢量数据，并且第一存储单元存储具有比存储在第二存储单元的矢量数据输出电压低的值的用于控制微步长的输出电压的步进角度矢量数据。
24.如权利要求15所述的光盘驱动系统，根据播放/搜索模式通过使用调节步进电机的输出产生的多电压来生成所述驱动信号。
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