基于ARM和MCX314A的嵌入式运动控制器

J &KD 微 控 器 L"E//1/
0.(%%1% 是 .D9E938 公司推出的基于支持 ]N,^ 的 *YU$% 位 ,"/_N‘/A>’ 工业级 !"/ 微控 制器 $ 片内 带 有 %WY Ma 高 速 bE:8D "P/ 和 *YMa 静 态 ",/$ 且 具 有 外 部 存 储 器 接 口 ) 通 过 片 内 .00 可 实 现 最 大 为 YV/Z[ 的 c.B 操作频率 ) 0.c%%1% 采用 *++ 脚 0db. 封装 $ 内含 % 路 c,O ’\ 路 *V 位 ,‘c ’% 个 $% 位定时 器 ’Y 路 .e/ 通 道 ’ 实 时 时 钟 ’ 看 门 狗 ’1 个 外 部 中 断 以 及 多 种 串 行 接 口 R 包 括 % 个 *YcWWV 工 业 标 准 B,"N’A%c 接 口 和 ’.A 接 口 T 等 功 能 模 块 $ 这 使 它 特 别
中国自控网 #ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ．ｃｏｍ．ｃｎ > _Y > ３６０ 元 ／ 年 邮局订阅号 #８２－９４６!!!
ＡＲＭ 应 用
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收 器’

CAN ¡¢£ RS232 ¡¢£¤ ¡¢£¤¥ SRAM Flash 240¡128 ¡¢£¤ ¡¢£¤ ¡¢ LED ¡¢£ ¡¢£
给伺服驱动器 "驱动机械部件形成期望的运动 ’
A1-3 A0-2 LPC 2292 D0-15 D0-15 ¡¢£ P0.17 BusyN EINT0 INTN
OUT0-3 16M CLK ¡¢ ¡¢ ResetN ¡¢ EMGN ¡¢£ LED ¡¢
;F$ 软件系统 !"#$$%$ 要完成通信ห้องสมุดไป่ตู้)人机交互 )运行控制算法产 生控制指令 )2#E-/;5 的读写操作等多任务 ’ 在控制 器中嵌入实时 多任务 !#DB+766 操作 系统给软件 系 统
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!"#$$%$ 外部 &’()* 存储器可 用于存储需 要固化 的运动控制参数 ( 如轨迹坐标 ) 运动参数 $’ &’()* 存储 器 采 用 ++,-%.&/01 ($23 $"+452 采 用 6+0/!. 7 $80/05! (8/$93$" 液晶模块采用 +2:$;1/$<5’ 为便
CS2 OE WE
CSN RDN WRN
XPP/XPM ECA/ECB/IN2 MCX ¡¢/¡¢ 314A IN0-1¡3 OUT4-7
26LS31 26LS32 ¡¢£ ¡¢£ ULN2003
#5CD#52 系 统 融 合 ’ 542 控 制 器 可 方 便 地 把 #5CD #52 系 统 产 生 的 :)2 数 控 代 码 直 接 转 换 成 2#E-/;5 的命令 ’ 2#E-/;5 执行命令 " 产生控制脉冲
设计带来便利 " 移植的技术细节参见文献 ’ 下 面主要 讨论 2#G 对 2#E-/;5 的控制 ’ 操作 2#E-/;5 对于程序设计来说就是按一定的 时序读写其内部的寄存器 ’2#E-/;5 可 *写 + 的寄存器 有 ! 命 令 寄 存 器 H41" 模 式 寄 存 器 H4/I-" 输 出 寄 存 器 H4;" 插补模式 寄 存 器 H48" 数 据 寄 存 器 H40 "J, 可 * 读 + 的 寄 存 器 有 ! 主 状 态 寄 存 器 441 " 状 态 寄 存 器 44/"8"数据寄存器 440"J’
% 西南科技大学 & 余 张 国
李众立 李磊民
Ｙｕ ，Ｚｈａｎｇｇｕｏ Ｌｉ，Ｚｈｏｎｇｌｉ Ｌｉ，Ｌｅｉｍｉｎｇ
摘 要 #!"# 处 理 器 是 业 界 领 先 的 低 功 耗 ’ 低 成 本 ’ 高 性 能 $% 位 嵌 入 式 "&’( 微 处 理 器 $ #()$*+, 是 + 轴 $ 联 动 专 用 -’. 运 动 控 制 芯 片 ( 文 中 提 出 以 ,"/ 微 控 器 0.(%%1% 对 /()$*+, 进 行 控 制 的 嵌 入 式 运 动 控 制 器 方 案 $ 论 述 了 控 制 器 硬 件 和 软 件 系 统 的 构 成 $ 给 出 了 运 动 控 制 器 在 )2 两 轴 数 控伺服工作台控制中的应用实例) 关键词 # 运动控制 * 微控器 * 数控 中图分类号 #!"#$% 文献表示码 #& 文章编号 ’())*+),-)./)),01+#+))-2+)%
542 处理器将 6DB 端口和存储器统一编址 " 可将 2#E-/;5 接 于 !"#$$%$ 的 3(KL$ 存 储 器 组 M 地 址 范 围 是 1N<$11O1111 I1N<$PPOPPPPQ " 即 将 #+$ 作 为 2#E-/;5 的 片 选 信 号 " 那 么 H41 和 441 的 地 址 是 1N<$11O1111" 记为 5RRS ’ 那么 "H4/ 和 44/ 的地址是 5RRST$" 依此类推 "H4J 和 44J 的地址是 5RRST1N1U’ 为了使 !"#$$%$ 提供 /0 位的总线接口 " 需要在其启 动 代 码 中 设 置 "6=+@!$ V 1N1P</;%/;O 3#&:$ V 1N/111PPUP’ 图 $ 是 2"G 操作 2#E-/;5 的流程图 ’ 文献提供了基于 # 语言的示例程序 " 但 542 开 发套件 5C+/F$ M#WRUH(SSXWS PWS 542 CUYU’WZUS +[X\UQ 没有提供 W[\Z] 和 XKZ] 函数 ’ 下面提供这两函数的源 代码 "这样 "文献的程序可方便地移植到 542 中 ’ YWXR W[\Z]M[K)X^KUR XK\ (RRSO [K)X^KUR )*WS\ R(\(Q _ YW’(\X’U [K)X^KUR )*WS\ ‘Z\Sa Z\SVMYW’(\X’U [K)X^KUR )*WS\ ‘Q(RRSa ‘Z\SVR(\(a b [K)X^KUR )*WS\ XKZ]M[K)X^KUR XK\ (RRSQ _ YW’(\X’U [K)X^KUR )*WS\ ‘Z\Sa Z\SVMYW’(\X’U [K)X^KUR )*WS\ ‘Q(RRSa SU\[SK ‘Z\Sa b
电话 #０１０－６２１３２４３６ $６２１９２６１６ %Ｔ／Ｆ & ! Ｐ ＬＣ 技术应用 ２００ 例 "
/ DEH%(I& 的 主 要 功 能
/()$*+, 是日本 OPQ, 公司推 出的 + 轴运动 控
制专用 -’. 集成电路 $ 能用于步进电机或脉冲型伺服 驱 动 的 位 置 ’速 度 和 插 补 控 制 $可 用 于 工 业 自 动 化 设 备 ’工 业 机 器 人 ’测 量 设 备 ’办 公 设 备 和 家 用 电 器 等 ) 其可以进行各轴 R) 轴 ’2 轴 ’S 轴 ’B 轴 T 独立的定位控 制 ’速 度 控 制 $也 可 在 + 轴 中 选 择 任 意 的 % 轴 作 圆 弧 插补 ’%U$ 轴作直线插补 $ 插补精度是 !VJW0’X) 默认输 入时钟为 *Y/Z[$ 脉冲输出速度最高可达 +/..’ $ 输 出脉冲范围为 $% 位 ) 余张国 ’ 讲师 西南科技大学青年基金资助项目 %N9)M%)/% &
态寄存器和模式寄存器而实现 ) 各轴都有 $% 位 的逻 辑位置计数器 % 对输出的驱动脉冲计数 &’ 实际 位置计 数器 % 对外部编码器计数 & 和比较寄存器 $ 实现 位置的 闭环控制 ) 各轴都有 + 个通用输入 % 可用于限位 ’ 原点 信号输入 & 和 +U\ 个通用输出 )
技 术 创 新
M 运动控制器的基本构成
+J* 硬件系统 ,"/ 微 控 制 器 0.c%%1% 通 过 *Y 位 数 据 总 线 与 /c)$*+, 相连 $ 如图 * 所示 ) 0.c%%1% 的 AUP 运行电 压是 $J$Q 的 % 但能承受 WQ 电平 &$ 而 /c)$*+, 是 WQ 电压的 $ 两者互连时 $可串入 *M! 电阻 ) 应用实践表明 0.c%%1% 和 /c)$*+, 直接相连也是可行的 ) 两 者互 连后 $ 且将 /c)$*+, 的 f).0’O 引脚 ’Z*Y0\ 引脚 ’ Nf’NO 引 脚 接 "WQ 电 压 $"f’fNO 引 脚 连 接 低 电 平 复 位电路 $(0g 引脚接 *Y/ 有源晶振时钟 $Q‘‘ 引脚接 上 "WQ 电源 $/()$*+ 就具备了最基本的运行条件 ) 微 控器就可通过外部存储器接口 $ 对 /()$*+, 进行读
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中 文 核 心 期 刊 ! 微 计 算 机 信 息 " （ 嵌 入 式 与 ＳＯＣ）２００５ 年 第 ２１ 卷 第 ９－２ 期
基于 !"# 和 $%&’()* 的嵌入式运动控制器
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写操作 $ 实现相应的功能 ) 图 * 中虚线框内表示 + 轴中的某一轴的接口) )..U)./ 引 脚 工 作 在 (eU((e 模 式 时 输 出 正 U 反 驱 动 脉冲 $ 在脉冲 U 方向模 式 时 输 出 驱 动 脉 冲 和 方 向 信 号 ) f(,Uf(XUAOV 接收编码器的反馈输入 ) ,/%Y0’$* 是 + 路 差 动 线 驱 动 器 $ ,/%Y0’$% 是 + 路 差 动 线 接