CN200962195Y - 基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器 - Google Patents

Abstract

基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器。国内在这方面的研究比较少，还停留在开发分立元器件阶段。本产品是基于数字信号处理器和专用运动控制芯片为核心的控制器，数字信号处理芯片1连接存储器4，所述的芯片1连接芯片5，所述的芯片5连接模数转换器6，所述的数模输出电路6连接接口7，所述的芯片1连接芯片11，所述的芯片11连接接口7，所述的接口7通过排线VI连接接口III，所述的接口III连接光电耦合芯片I，所述的芯片I连接电平转换电路II，所述的电平转换电路II连接接口IV，所述的接口III连接芯片V，所述的芯片V连接接口II，所述的芯片V连接接口IV构成输出通路。该产品用于智能运动控制及自动化加工制造行业。

Description

基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器

技术领域：

本实用新型涉及一种用于智能运动控制及自动化加工制造行业的，基于数字信号处理器(DSP)和专用运动控制芯片(LM628)的运动控制器。

背景技术：

目前，在运动控制领域及自动化加工制造业中的控制领域普遍采用集成的运动控制器。国内在这方面的研究比较少，大多还停留在开发分立元器件阶段。本项目通过传统的把半导体功率器件与驱动、逻辑、控制、检测、自诊断、保护电路集成在同一个芯片上或混合模块里，从而使功率器件注入了智能。在微软环境下方便的实现数字电机的位置和速度以及加减速的控制，可实现一定程度的智能，具有很高的使用价值，将达到国内先进水平。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种以数字信号处理器芯片和专用运动控制芯片的运动控制器，并采用双向存储器和工业标准控制总线构建计算机-数字信号处理器通讯电路，利用专用运动控制芯片、数模输出电路完成基本控制等功能，同时开发了接口卡负责完成控制器与外部器件的互联并进行光电隔离和电平转换。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于数字信号处理器和专用运动控制芯片电机运动控制器，其组成包括：设置在运动控制器卡(9)上的核心微处理器(1)、双口存储器(3)、扩展存储电路(4)、专用运动控制芯片(5)、数模输出电路(6)、处理器外部接口测试电路(8)，在接口卡(10)上的光电耦合器(I)、电平转换电路(II)、接口(III)、接口(IV)、芯片(V)，所述的核心微处理器(1)与双口存储器(3)连接，所述的双口存储器(3)与计算机的通信接口(2)连接，所述的核心微处理器(1)分别与所述的处理器外部接口电路(8)和所述的扩展存储电路(4)连接，所述的核心微处理器(1)与所述的专用运动控制芯片(5)连接，所述的专用运动控制芯片(5)与所述的数模输出电路(6)连接，所述的数模输出电路(6)与接口(7)连接，所述的数字信号处理器(1)与输入输出地址译码器(11)连接，所述的输入输出地址译码器(11)与接口(7)连接，所述的接口(7)通过排线(VI)与接口(III)连接，所述的接口(III)与光电耦合器(I)相连，所述的光电耦合器(I)与电平转换电路(II)相连，光电耦合器(I)与电平转换电路(II)构成反馈回路，所述的电平转换电路(II)与接口(IV)相连，所述的接口(II)与芯片(V)相连，所述的芯片(V)与所述的接口(II)相连，[芯片(V)与接口(II)相连构成输出通路]。

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片电机运动控制器，所述的数字信号处理器(1)与处理器外部接口电路(8)连接，构成具有通用串行总线接口电路。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本产品使计算机系统的中央处理器利用计算机的软件资源，专注于人机界面、输入输出、预处理，发送指令，故障诊断等功能；插补、补偿处理、速度控制、位置控制则由运动控制系统中的数字信号处理器来实现，而无需占用计算机的资源。

2.基于数字信号处理器(DSP)和专用运动控制芯片(LM6285)的电机运动控制器。此系列运动控制器将一个高性能的数字信息核、大容量的片上存储器和专用的运动控制外设电路以及其他功能的外设电路集成在单芯片上，保持了传统微处理器可编程、集成度高、灵活性/适应性好、升级方便等优点；同时，其内部的数字信息核可提供更高的运算速度和处理大量数据运算的能力。

附图说明：附图1是本产品的结构示意图。

附图2是运动控制卡(9)的电路原理图。

附图3是接口卡(10)的电路原理图。

附图4是核心微处理器(1)、处理器外部接口测试电路(8)、输入输出地址译码器(11)的电路原理图。

附图5是计算机的通信接口(2)、双口存储器(3)的电路原理图。

附图6是扩展存储电路(4)的电路原理图。

附图7是接口(7)的电路原理图。

附图8是专用运动控制芯片(5)、数模输出电路(6)的电路原理图。

附图9是光电耦合器(I)与电平转换电路(II)的电路原理图。

附图10是接口(III)、接口(IV)、芯片(V)的电路原理图。

具体实施方式：

实施例1：

基于数字信号处理器和专用运动控制芯片电机运动控制器，其组成包括：设置在运动控制器卡9上的核心微处理器1、双口存储器3、扩展存储电路4、专用运动控制芯片5、数模输出电路6、处理器外部接口测试电路8，在接口卡10上的光电耦合器I、电平转换电路II、接口III、接口IV、芯片V，所述的核心微处理器1与双口存储器3连接，所述的双口存储器3与计算机的通信接口2连接，所述的核心微处理器1分别与所述的处理器外部接口电路8和所述的扩展存储电路4连接，所述的核心微处理器1与所述的专用运动控制芯片5连接，采用专用运动控制芯片5代替数字信号处理器1来完成反馈调节，所述的专用运动控制芯片5与所述的数模输出电路6连接，所述的数模输出电路6与接口7连接，所述的数字信号处理器1与输入输出地址译码器11连接，所述的输入输出地址译码器11与接口7连接，所述的接口7通过排线VI与接口III连接，所述的接口III与光电耦合器I相连，所述的光电耦合器I与电平转换电路II相连，光电耦合器I与电平转换电路II构成反馈回路，所述的电平转换电路II与接口IV相连，所述的接口II与芯片V相连，所述的芯片V与所述的接口II相连，芯片V与接口II相连构成输出通路。

实施例2：

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片电机运动控制器，所述的数字信号处理器1与处理器外部接口电路8连接，构成具有通用串行总线接口电路。

实施例3：

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，采用工业标准结构总线ISA与计算机通讯，数字信号处理器1与计算机通讯中采用了双口存储器3。

实施例4：

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，采用专用运动控制芯片5，其型号为LM628，代替数字信号处理器1来完成反馈调节。

实施例5：

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，伺服电机系统反馈的信号在转向接口卡10上用光电耦合器I进行隔离之后再接入到数字信号处理器1。

上述的基于外数字运动控制器和专用运动控制芯片运动控制器，附图1中数字运动控制器1型号为DSP2407，扩展存储器4型号为CY7C1021，双口存储器3型号为IDT7133，专用运动控制芯片5型号为LM828，数模输出电路芯片6型号为MX7545，光电耦合芯片I型号为6N137，IO地址译码芯片11信号为GAL20VB25LP，芯片V型号为TLP521-4，电平转换芯片II型号为AM26LS32.接口7是50帧接头，接口IV是25帧驱动器接头，接口I是50帧接头。

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，控制软件接收操作者的控制信息，经计算机计算处理后被送到控制器电路的相应地址口，控制器上的数字信号处理器(DSP)对这些信息进行读取，经初步计算后送入专用运动控制芯片(LM628)，然后送到电机的驱动器中控制电机进行相应的动作，同时对各轴状态进行判断并通过控制器地址口实时反馈给计算机，计算机对这些信号进监控和处理；在运动过程中专用运动控制芯片(LM628)通过自带的比例积分微分算法可以对计算机初步处理的数据进行精确控制，能自动处理电机的码盘反馈信号。

上述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，其工作原理是：以美国TI(Texas Instrument)公司的16位定点数字信号处理器TMS320LF2407为核心微处理器，集成了编码器信号采集和处理电路、数模输出电路、扩展存储电路和数字信号处理器与计算机的通信电路、自带下位机比例积分微分算法的专用运动控制芯片(LM628)。该卡最多可控制步进电机八轴，伺服电机六轴，支持多卡级联；采用工业标准总线2与计算机通讯，提供了拨码开关地址选择功能，数字信号处理器1与计算机通讯中采用了双口存储器3提高通讯速度，增强运动控制的实时性；数字信号处理器1中固化了大量运动控制函数，直接与底层硬件通讯；开发的接口卡能够进行电机帮助完成电机的零点校正、限位检测、报警检测与清除等功能，提供了多路通用光电隔离I输入输出接口。

Claims (2)

1、一种基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，其组成包括：设置在运动控制器卡(9)上的核心微处理器(1)、双口存储器(3)、扩展存储电路(4)、专用运动控制芯片(5)、数模输出电路(6)、处理器外部接口测试电路(8)，在接口卡(10)上的光电耦合器(I)、电平转换电路(II)、接口(III)、接口(IV)、芯片(V)，其特征是：所述的核心微处理器(1)与双口存储器(3)连接，所述的双口存储器(3)与计算机的通信接口(2)连接，所述的核心微处理器(1)分别与所述的处理器外部接口电路(8)和所述的扩展存储电路(4)连接，所述的核心微处理器(1)与所述的专用运动控制芯片(5)连接，所述的专用运动控制芯片(5)与所述的数模输出电路(6)连接，所述的数模输出电路(6)与接口(7)连接，所述的数字信号处理器(1)与输入输出地址译码器(11)连接，所述的输入输出地址译码器(11)与接口(7)连接，所述的接口(7)通过排线(VI)与接(III)连接，所述的接(III)与光电耦合器(I)相连，所述的光电耦合器(I)与电平转换电路(II)相连，光电耦合器(I)与电平转换电路(II)构成反馈回路，所述的电平转换电路(II)与接口(IV)相连，所述的接口(II)与芯片(V)相连，所述的芯片(V)与所述的接口(II)相连。

2、根据权利要求1所述的基于数字信号处理器和专用运动控制芯片运动控制器，其特征是：所述的数字信号处理器(1)与处理器外部接口电路(8)连接。

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