第七章 设置PMAC2用于脉冲加方向控制

第七章设置PMAC2用于脉冲加方向控制脉冲加方向输入格式PMAC2能够控制脉冲加方向输入的步进电机驱动器，或者这种格式下的替换步进的伺服驱动器，PMAC2能控制这些驱动器既可以在开环模式下，实际上是通过内部的子程序将脉冲串引入到自己的编码计数器，建立一个伪闭环，也可以在闭环模式下实际上是将外部设备的反馈连接到PMAC2建立其它闭环。

PMAC2使用板上的全数字脉冲频率调制（PFM）电路建立它的脉冲和方向信号。

这个电路重复地把最新的指令频率值加到一个累加器中。

其可编程的计数率高达40MHz当累加器向上溢出时，产生一个正方向的信号，当累加器向下溢出时，产生一个启方向的，信号输出的脉冲串的频率正比于指令值，而且不存在模拟脉冲发生器的偏移，波形失真等问题。

硬件连接PMAC2根据硬件配置其接口可连接4轴或8轴，分别是1 – 4轴或1 – 8轴每一个轴的接口有3个指令输出寄存器，标号为A、B、C（例如：3A、3B和3C），每一个标号都有它们自己的输出线，PFM电路对每一个轴使用指令输出C寄存器，因此输出信号线是C寄存器。

每个指令输出寄存器有两个差分信号对（4根线），对于寄存器C这些信号对既可以是脉冲宽度调试信号（PWM），也可以是PFM信号，这两种信号的选择是通过PMAC的软件参数实现的，如下：1、PWM CTOPn + / DIRn +2、PWM CTOPn - / DERn –3、PWM CBOTn + / PULSEn +4、PWM CBOTn - / PULSEn –这里n是轴接口（1 - 8）的号数，这样该管脚可用于对轴n的第三个项端及底端是PWM输出，以控制PWM驱动器，或是PFM输出控制脉冲和方向驱动器，部分端子列出了PWM的标号，但他们总是用于PFM信号，这主要是通过软件来完成的。

输出是5x的基分线驱动对，类似于RS-422形式的驱动，可通过屏蔽电缆或双绞线将信号传到很远，这些输出可用于直接输入到大部分步进驱动器，而不论驱动器的电子的还是光电耦合的。

在PMAC 100针JMACH连接器上，这些信号在43 – 46针用于奇数轴输出，在93 – 96针用于偶数轴输出。

在步进电机接口板ACC -8S板上，这也是特价比最好的步进系统接口板，在TB6的1 – 4针这些信号输出用于控制奇数号轴，而在TBT的1 – 4针用于偶数号轴。

在ACC-8E模拟接口板上，TB2的9 -12针用于奇数轴，TB3的9 – 12针用于偶数轴，在 – 101及更新一点的板上这些是可用的，但在 – 100版本上不行。

在ACC – 8F数字接口板上，这些信号是通过DB-37的11 – 14针接到每一个轴。

时序控制脉冲和方向信号驱动来自于内部的PFM – CLK信号，其频率控制是通过I903或者I907（如下），在PFM – CLK控制下脉冲的宽度是通过I904或者I908控制的（如下），输出脉冲呆以是高有效（高电平期间为脉冲，低反之）或者低有效，是通过I9n7控制；缺省时是高有效，DIRn的极性是通过I9n8控制的。

脉冲和方向仅只在PFM – CLK的上繁荣昌盛沿能够改变，假如一个脉冲的DIRn改变，人将在脉冲的前端立即改变，某些步进驱动器需要在脉冲上繁荣昌盛沿前方向信号一个设定单，这些系统可以通过脉冲信号反向控制I9n7来实现。

方向信号在该状态销存直到下一个脉冲的前端，脉冲信号为真的PFM – CLK周期数是通过I904或者I908设置的，因此脉冲为假且保持这一时间，这将保证脉冲的占空比不会超过50%，脉冲信号可以通过I9n7进行反相控制，而设定的脉冲小宽度不会受到干扰。

注意：某些较早的步进电机驱动器在软件中设置方向，并且在些期间接收的所有脉冲都做为上次设定方向的脉冲，这就需要一个比PMAC2直接产生的方向时还要长，这样一个简单的外部逻辑使PMAC2在方向改变后吸收第一个脉冲。

此外，调整输出脉冲串使其反馈到PMAC2编码器计数器形成假的闭环，因此，这些系统必须有回环电路序列，通常在相同的板子上作为脉冲吸收吸，并且I9n0必须设置为接收外部脉冲和方向（= 0或4，使用内部脉冲设置为（=8），Delta Tau的步进电机接口板ACC – 8S含有这个脉冲吸收电路，对于使用ACC – 8S的任何通道I9n0将设置为0。

参数设置有几个PMAC2的I变量必须正确设置以使用PFM电路正常工作。

这一节将讲述这些变量，（注意：控制DSP – GATE ASIC的硬件设置，在PMAC2上是通过I900后的变量，同最早的PMAC设置不同，因为采用了不同的ASICs）全局硬件信号的参数设置。

PFM时钟频率控制：I903，I907，I993用I变量控制频率，使指令值按照设定的频率输入到累加器中，这个时钟信号称为PFMCLK，在每一个PFMCLK周期中做一次累加，因此累加的频率等PFMCLK的频率，对于给定指令的脉冲频率直接同累加频率成正比。

这具PFMCLK/累加频率在能够产生的脉冲频率上设一上限，绝对限制是PFMCLK/累加频率的1/4，依据于在高速下对最差的频率失真的包容度，许多人将限制他们的最大频率为PFMCLK/累加频率的1/10，因此，他们将选择PFMCLK/累加频率比他们期望的最大频率快10到20倍。

PFMCLK/累加频率设置的下限在脉冲频率上可以是累加频率的八百万分之一，作为绝对极限（不带振颤），缺省的频率是10MHz能够提供的有用范围是1Hz到1百分Hz，适合于大范围的应用，特别是细分驱动，对于整/半步驱动器，PFMCLK/累加频率要设置适当的下限，适当的频率一般是1.2MHz或者600KHz。

I903控制轴1到4的PFMCLK频率；I907控制5到8轴的PFMCLK频率；I993控制附加的通道1*的PFMCLK频率，输入到时钟控制电路的信号是39.3216MHz，可进行1，2，4，8，16，32，64或者128分频以得到PFMCLK信号，因此，可能的PFMCLK频率如下：分频分频数N （1/2^N） PFMCLK频率1 0 39,3216MHz2 1 19,6608MHz4 2 9,8304MHz8 3 4,9152MHz16 4 2,4576MHz32 5 1,2288MHz64 6 611,44KHz128 7 305,72KHz 分频数N用于通过这些I变量确定频率这些变量也可以控制编码器采样频率SCLK，及D/A和A/D的转换时钟频率，DAC CLK和ADC CLK。

他们也可以用相同的方法从39，3216MHz向F分频，假如将脉冲串反馈到编码计数器中，则SCLK的频率与PFMCLK的频率相同。

PFM脉冲的宽度：I904，I908，I994I904控制轴1到4的脉冲宽度，I908控制5到8轴的脉冲宽度，I994控制附加的通道1*的脉冲宽度，脉冲宽度用PFMCLK的周期来指定，范围是1到255个周期。

两个脉冲之间的最小差距等于一个脉冲宽度，因此最小的脉冲周期是脉冲宽度的两倍，这里设置一个最大的PFM输出频率假如更高频率的算法，PMAC2将不产生所需的频率。

设置每一通道硬件信号的参数：在8个接口通道的每一个电路中，有几个硬件设置I变量，每个通道10个，I910到I919控制第一个接口通道（通常用于1号电机）I920到I929控制第二个接口通道，依次类推，将字母”n”放在十位数字位中以控制相应的通道n，如I9n6对于第一通道为I916，对于第七通道为I976。

输出模式控制：I9n6I9n6控制从通道n的A、B和C指令寄存器输出何种形式的信号，从C寄存器输出PFM信号时I9n6设置为2或者3。

输出反向控制：I9n7I9n7控制脉冲信号是否反向，其值为0或1时对应C脉冲是高有效，为2或3对应C脉冲是低有效。

PFM方向反向控制：I9n8I9n8控制PFM方向信号的极性，值为0表示正方向为低，值为1表示负方向为低。

编码器解码控制：I9n0I9n0控制位置反馈信号的本源及如何进行解码，0到7用于设置外部信号连接到PMAC，在此范围内不同的值确定对信号如何解码，如果你使用实际的反馈将使用其中一个值，一般设为3或者7用于对正交编码信号的4倍频解码。

值8用于选择内部产生的PFM信号，并且自动选择脉冲和方向的解码形式。

注意不需要外部电缆反馈到PFM信号。

假如脉冲串在实际步进驱动器上遇上限制时需要外部进行对PMAC2调整，除使用外部脉冲和方向外I9n0必须设置为0或4，假如方向信号没有反向，I9n0将设为0，当使用步进电机接口板ACC– 8S时，调整外部脉冲串到PMAC2反馈I9n0将设置为0。

对于外部反馈信号，正确地设置I9n0以使编码器计数器在你希望的方向上向上计数，且必须同输出的方向匹配起来，正的指令值（例如O10指令）必须使计数器向上计数，负的指令值（例如0 -10）必须引起计数器向下计数，你可以设置I9n8让方向反向，也可以改变连线。

电机基本操作的参数设置几个电机的I变量必须设置正确以使PFM信号正确，这些寄存器的许多地址，一般 #1电机将使用轴1的接口电路，依次类推，但这不是绝对的。

电机有效模式：Ix00，Ix01Ix00必须设为1以通过软件激活电机，并且Ix01必须设为0以告之PMAC2不做换相控制（在这种模式下驱动器做换相控制）指令输出地址：Ix02Ix02告之PMAC2对电机x的指令输出值写到何处，使用PFM，输出必须写到正确的轴的接口电路的C指令寄存器（缺省的是A指令寄存器），对于8个主要通道和蔼个附加通道的C指令寄存器如下表所示：通道数地址通道数地址1 Y：$C004 5 Y：$C0242 Y：$C00C 6 Y：$C02C3 Y：$C014 7 Y：$C0344 Y：$C01C 8 Y：$C03C1* Y：$C094 2* Y：$C09C 如果电机x使用轴接口通道x，Ix02值如下：表7 – 2 Ix02所需地址通道数地址通道数地址I102 $C004 I502 $C024 I202 $C00C I602 $C02C I302 $C014 I702 $C034 I402 $C01C I802 $C03C编码器转换表编码器转换表对实际的或模拟的反馈寄存器做初始化处理，在PMAC2中缺省的转换表处理8个主要的编码器通道，加上两个附加编码器通道，在它里面这T个首先做为时基的1/T子脉冲插补，假如实际使用增量式编码器反馈这些设置是可以的。

在PMAC2里计数器和计时器的地址同PMAC不同，但可以经过表的缺省设置进行，早期投放的PMAC执行软件里，PMAC2的这些地址可能相同是不正确的。

因此，假如输出脉冲串作模拟环反馈，最好对数据不进行任何子脉冲插补，这将使PMAC防止在两个脉冲之间产生振颤，在PMAC执行程序编码器转换表窗口，你可以将增量带1/T插补改变到增量不带插补，如果你直接写到表的内部地址，你将把字节$00改成$C0在PMAC2中计数器和计时器的地址在表7 – 2中所示，这些地址是编码器转换表的源地址。