伺服系统示教盒和运动控制器的研究与设计

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随着数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的迅速发展,以DSP+FPGA为主控制器的运动控制系统显示出其优越性,成为运动控制器发展的主流。实验室现有运动控制系统是基于PC104为上位机,内嵌了RTLinux实时系统,但是PC104运行功耗比较大,不适宜应用于对功耗要求和散热要求较高的场合。鉴于以上原因,本文开发了一款运动控制系统,它由以单片机为核心的示教盒为操作平台和以DSP+FPGA为主控单元的运动控制器组成。系统的人机交互界面由示教盒实现,并完成对运动路径和运动参数的设定。通过DSP进行插补运算对运动路径进行规划,最后FPGA解析DSP下发的指令对电机进行控制同时将电机的位置信息上传。本文首先设计了运动控制控制系统的硬件电路,对示教盒硬件电路、控制器的DSP和FPGA外围电路、运动控制接口电路等实现方法进行了详细讨论。其次,介绍了如何通过软件设计实现示教盒的液晶显示、按键扫描和数据通信。最后详细说明了FPGA的编程设计,以及在FPGA中实现了地址编码接口电路、基准脉冲分频电路、除法器、任意数值变频器、预置数脉冲计数器、编码器信号处理电路、输入输出开关量接口电路。
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