CN1728018A - 嵌入式通用伺服控制器 - Google Patents

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CN1728018A CN 200410011241 CN200410011241A CN1728018A CN 1728018 A CN1728018 A CN 1728018A CN 200410011241 CN200410011241 CN 200410011241 CN 200410011241 A CN200410011241 A CN 200410011241A CN 1728018 A CN1728018 A CN 1728018A
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Abstract

一种属于工业自动化控制技术领域的嵌入式通用伺服控制器。控制器、看门狗、A/D转换器、并行通讯口、串行通讯口、串行接口芯片、可编程逻辑器件、驱动电路。控制器的数据端分别与A/D转换器、并行通讯口、串行通讯口、可编程逻辑器件的数据端相连，可编程逻辑器件的数据端、地址端、控制端分别与控制器、A/D转换器、并行通讯口、串行通讯口的数据端、地址端、控制端相连。本发明利用TMS320F2812控制器与可编程器件相结合的方法，利用高效的C语言和硬件描述语言VHDL，实现控制逻辑和控制算法的实现，可以非常灵活的进行伺服控制，是一种具有高速，高效，高集成度，高可靠性嵌入式通用伺服控制器。

Description

嵌入式通用伺服控制器
技术领域
本发明属于工业自动化控制技术领域，涉及到一种伺服控制器，具体地说是一种嵌入式通用伺服控制器。
技术背景：
在工业自动化控制领域，现有的嵌入式伺服控制器大多采用pc104与控制卡结合的结构。由于pc104是采用intel x86系列cpu的计算机，它是一个具有显示，通讯，存储，网络等非常多的外设，是一个多系统多任务的计算机，不是专用的嵌入式工业自动化控制系统，因而存在控制系统体积庞大集成度不高、不灵活、控制反应速度慢、容易死机、系统工作不稳定、计算机价格昂贵成本高等缺点和问题。
发明内容：
为解决背景技术所存在的缺点和问题，本发明采用TMS320F2812数字信号处理器(dsp)作为控制器，利用其本身集成的外设与片外专用集成电路、大规模可编程器件相结合的方法，并用高效，简洁的C语言和硬件描述语言VHDL，实现控制逻辑和控制算法的实现，目的是提供一种嵌入式通用伺服控制器。
本发明包括控制器1，看门狗2，A/D转换器3，并行通讯口4，串行通讯口5，串行接口芯片6，可编程逻辑器件7，驱动电路8、9。看门狗2的复位信号输出端与控制器1的复位信号输入端相连。A/D转换器3的数据线输出端和转换控制输入端分别与控制器1的数据线输入端和通用数字io端相连。并行通讯口4的数据线输入/输出端与控制器1的数据线输入/输出端相连。串行通讯口5的数据线输入/输出端与控制器1数据线输入/输出端相连，串行通讯口5的数据线输入/输出端与串行接口芯片6的数据线输入/输出端相连。可编程逻辑器件7的数据线输入/输出端、地址线输出端、读信号输出端、写信号输入端、片选信号输入端、中断信号输出端、复位信号输入端分别与控制器1的数据线输入/输出端、地址线输入端、读信号输入端、写信号输出端、片选信号输出端、中断信号输入端、复位信号输出端相连。可编程逻辑器件7的调宽波信号输出端与驱动电路8的调宽波信号输入端相连。控制器1的调宽波信号输出端与驱动电路9调宽波信号输入端相连。可编程逻辑器件7的读信号、写信号、片选信号输出端分别与A/D转换器3和并行通讯口4的读信号、写信号、片选信号输入端相连，可编程逻辑器件7的读信号、写信号、片选信号、中断信号输出端分别与串行通讯口5的读信号、写信号、片选信号、中断信号输入端相连。
根据控制器1所要完成的接收外部的数据，对数据进行计算处理，输出调宽波的任务而编制程序，并将程序存入控制器1中。
根据可编程逻辑器件7所要完成的控制器1与外设之间逻辑控制和调宽波输出保护任务而编制程序，并将程序存入可编程逻辑器件7中。
根据预先编制的程序完成接收外部的数据，并对数据进行计算处理输出调宽波的控制器1包括：
判断数字采样中断响应标志是否等于1的装置；
根据设置的与各分系统通讯的发送时刻、发送字节数、接收字节数信息完成与各个分系统之间的数据信息交换，同时完成经典pid控制算法实现的装置；
根据数据计算结果输出调宽波信号的装置；
形成各个分系统接收状态标志的装置；
根据预先编制的程序完成控制器1与外设之间逻辑控制和调宽波输出保护的可编程逻辑器件7包括：
用于接收串口的中断信号，并根据串口的中断信号发出dsp中断信号的装置；
用于接收dsp的读写控制信号和地址信号并进行译码的译码器；
用于根据译码的结果发出各个分系统的控制信号的装置；
用于实现并行接口信号保护的并行接口保护电路；
用于实现串行接口信号保护的串行接口保护电路；
用于实现调宽波信号的看门狗保护，输出调宽波信号的装置；
本发明的工作过程：看门狗2为控制器1、可编程逻辑器件7提供复位信号，保证控制器1和可编程逻辑器件7在稳定的状态下工作。A/D转换器3将来自外部设备的四路模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传递给控制器1，并行通讯口4接收外部状态信号和并行数据，并将控制器1输出的系统状态信号和并行数据输出，并行通讯口4输出的并行数据经可编程逻辑器件7中的并行保护电路实现保护输出。串行通讯接口实现串并数据转换和并串数据转换，完成控制器1与外部其它系统的串行数据通讯。可编程逻辑器件7中的串行接口保护电路实现串行数据的输入输出保护。控制器1的CAN总线接口实现控制器1与外部工业控制总线的数据通讯。控制器1是整个系统的“大脑”，完成接收外部的数据，进行数据计算处理，根据计算处理的结果，输出调宽波控制伺服电机。控制器1的光电编码器接口接收外部光电编码器的位置反馈信号，并根据位置反馈信号调整输出的调宽波信号，以减小外部设备位置的误差。控制电机的调宽波信号通过控制器1的调宽波输出接口输出。通过串行通讯口5输入控制器1的控制信号经控制器1运算处理输出控制电机调宽波信号。控制器1输出的控制电机调宽波信号可以经驱动电路9缓冲直接输出，也可以经可编程逻辑器件7的逻辑控制、驱动电路8保护输出。可编程逻辑器件7在系统中完成控制器1与外设A/D转换器3、串行通讯口5、并行通讯口4之间的逻辑控制和调宽波信号输出保护作用。
本发明利用TMS320F2812数字信号处理器作为控制器，利用其本身集成的外设与片外专用集成电路、大规模可编程器件相结合的方法，并用高效的C语言和硬件描述语言VHDL，实现控制逻辑和控制算法的实现，可以非常灵活的进行伺服控制，使伺服控制系统具有高速，高效，高集成度，高可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，也是说明书摘要附图。图中1为控制器，控制器1中的G为PWM1～PWM12接口，I为XR/W、XWE、XNMI-XINT13、RESET接口，H为外部工业控制总线接口，J为光电编码器接口，2看门狗，3为A/D转换器，A/D转换器3中的A为BUSY、FRSTDATA和CONVST接口，B为VIN1A～VIN4A和VIN1B～VIN4B接口，F为WR、RD和CS接口，4并行通讯口，并行通讯口4中的E为PA0～PA7(或是PB0～PB7、PC0～PC7)接口，F为WR、RD和CS接口，5串行通讯口，C1为TXA～TXD接口，C2为RXA～RXD接口，F为WR、RD和CS接口，6串行接口芯片，7可编程逻辑器件，D为数据线接口，A为地址线接口，G为读信号输出端、写信号输入端、片选信号输入端、中断信号输出端、复位信号输入端，8、9驱动电路。
图2为本发明控制器1预先编制程序的流程图。
图3为本发明可编程逻辑器件7预先编制程序的流程图。
具体实施方式
本发明包括控制器1，看门狗2，A/D转换器3，并行通讯口4，并行接口保护电路，串行通讯口5，串行接口芯片6，串行接口保护电路，可编程逻辑器件7，驱动电路8、9。如图1所示，A/D转换器3采用型号为AD7864，并行通讯口4采用型号为C8255A，串行通讯口5采用型号为ST16C554，可编程逻辑器件7采用型号为EPM3064A100，看门狗2采用型号为MAX706T，驱动电路8包含3个驱动接口，驱动电路9包含两个驱动接口，驱动接口的型号为SN74ALS244A，串行接口芯片6采用型号为SN75174、SN75175的两块芯片。
控制器1中预先编制的程序包括下列步骤：
a.开始；
b.对控制器1串行端口、系统设置参数、系统状态参数进行初始化设置；
c.判断数字采样中断响应标志是否等于1，若不等于1则等待中断；若等于1则进入下一步骤；
d.根据设置的与各分系统通讯的发送时刻、发送字节数、接收字节数信息完成与各个分系统之间的数据信息交换，同时完成经典pid控制算法的实现；
e.根据数据计算结果输出调宽波信号；
f.形成各个分系统接收状态标志；
g.返回第c步骤。
可编程逻辑器件7预先编制的vhdl程序流程图如下：
a：复位，使可编程逻辑器件7各个逻辑单元模块处于工作状态；
b：接串口的中断信号，然后根据串口的中断信号发出dsp的中断信号，接收dsp的读写控制信号和地址信号进行译码，并根据译码的结果发出各个分系统的控制信号；
c：实现并行接口信号、串行接口信号的保护和调宽波信号的看门狗2保护，输出调宽波信号。

Claims (3)

1.一种嵌入式通用伺服控制器，其特征是包括控制器(1)，看门狗(2)，A/D转换器(3)，并行通讯口(4)，串行通讯口(5)，串行接口芯片(6)，可编程逻辑器件(7)，驱动电路(8)、(9)；看门狗(2)的复位信号输出端与控制器(1)的复位信号输入端相连；A/D转换器(3)的数据线输出端和转换控制输入端分别与控制器(1)的数据线输入端和通用数字io端相连；并行通讯口(4)的数据线输入/输出端与控制器(1)的数据线输入/输出端相连；串行通讯口(5)的数据线输入/输出端与控制器(1)数据线输入/输出端相连，串行通讯口(5)的数据线输入/输出端与串行接口芯片(6)的数据线输入/输出端相连；可编程逻辑器件(7)的数据线输入/输出端、地址线输出端、读信号输出端、写信号输入端、片选信号输入端、中断信号输出端、复位信号输入端分别与控制器(1)的数据线输入/输出端、地址线输入端、读信号输入端、写信号输出端、片选信号输出端、中断信号输入端、复位信号输出端相连；可编程逻辑器件(7)的调宽波信号输出端与驱动电路(8)的调宽波信号输入端相连；控制器(1)的调宽波信号输出端与驱动电路(9)调宽波信号输入端相连；可编程逻辑器件(7)的读信号、写信号、片选信号输出端分别与A/D转换器(3)、并行通讯口(4)的读信号、写信号、片选信号输入端相连，可编程逻辑器件7的读信号、写信号、片选信号、中断信号输出端分别与串行通讯口5的读信号、写信号、片选信号、中断信号输入端相连。
2根据权利要求1所述嵌入式通用伺服控制器，其特征是控制器1采用型号为TMS320F2812的数字信号处理器，A/D转换器3采用型号为AD7864，并行通讯口4采用型号为C8255A，串行通讯口5采用型号为ST16C554，可编程逻辑器件7采用型号为EPM3064A100，看门狗2采用型号为MAX706T，驱动电路8包含3个驱动接口，驱动电路9包含两个驱动接口，驱动接口的型号为SN74ALS244A，串行接口芯片6采用型号为SN75174、SN75175的两块芯片。
3.根据权利要求1所述嵌入式通用伺服控制器，其特征是根据预先编制的程序完成接收外部的数据，并对数据进行计算处理输出调宽波的控制器(1)包括：
判断数字采样中断响应标志是否等于1的装置；
根据设置的与各分系统通讯的发送时刻、发送字节数、接收字节数信息完成与各个分系统之间的数据信息交换，同时完成经典pid控制算法实现的装置；
根据数据计算结果输出调宽波信号的装置；
形成各个分系统接收状态标志的装置；
根据预先编制的程序完成控制器(1)与外设之间逻辑控制和调宽波输出保护的可编程逻辑器件(7)包括：
用于接收串口的中断信号，并根据串口的中断信号发出dsp中断信号的装置；
用于接收dsp的读写控制信号和地址信号并进行译码的译码器；
用于根据译码的结果发出各个分系统的控制信号的装置；
用于实现并行接口信号保护的并行接口保护电路；
用于实现接口信号保护的串行接口保护电路；
用于实现调宽波信号的看门狗保护，输出调宽波信号的装置。
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