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1、基于PCI总线的两轴运动控制卡的设计王雅生 于旭东 戴风雷西安交通大学焊接研究所,陕西西安 710049摘要:以PCI总线接口芯片PCI9052和2轴运动控制芯片MCX312为核心硬件,自行研制开发了基于PCI总线的2轴运动控制卡,能够实现2轴位置、速度、加速度控制和直线、圆弧插补功能,以及8路通用输入和8路通用输出。关键词:PCI9052;MCX312;运动控制卡+中图分类号:TG6591021;TM571165012 文献标识码:A 文章编号:1001-2265(2004)02-0031-03用总线。以下PLX9052的主要特点:1 概述(1)符合PCI2.1规范,是低成本的PCI目标适配
2、器;支持简当传统的数控系统进入分布式控制器和柔性制造系统环单的ISA到PCI的转换;境,甚至要求与CAD/CAPP/CAM等系统共享信息的时候,原有(2)可以支持LOCALBUS到内存和简单的I/O映射;的数控系统就显示出封闭、兼容性差的缺点。新的环境要求数(3)PCI中断信号由LOCALBUS的两个中断信号产生;控系统进一步向开放式控制系统转变。开放式数控系统具有如(4)LOCALBUS与PCI总线的时钟相互独立运行,两总线下特征:的异步运行可以使高、低速设备的兼容。LOCALBUS的运行时(1)即插即用;钟频率范围0～40MHz;PCI的运行时钟频率范围0～33MHz。(2)可移植性;(5
3、)可编程控制LOCALBUS操作,支持多路复用和非多路(3)可扩展形;复用8位、16位和32位通用LOCALBUS;(4)可缩放性;(6)内含一个64字节的写FIFO和一个32字节的读FI2(5)互操作性。FO,从而支持预取模式的突发操作;PC—NC是目前比较现实的数控系统开放化的途径,也就(7)产生的控制信号、地址信号和数据信号可以直接驱动是在PC机硬件平台和操作系统的基础上,使用自己的开发的PCIBUS和LOCALBUS,而无需外部附加驱动;硬件插卡,来实现数控系统的功能。PC-NC主要可归纳为三(8)串行EEPROM接口,连接的串行EEPROM用于存放种:PC板插入NC装置中;软件NC;
4、NC板插入到PC中。PCIBUS和LOCALBUS等的部分重要配置信息;本系统采用NC板插入PC方式,也就是将运动控制卡插入(9)4个LOCALBUS片选信号和多达5个LOCALBUS地到PC的扩展槽中。PC机进行非实时处理,实时控制由运动控址空间,基址和地址范围可以由串行EEPROM进行设置;制卡来承担,这种方式能够方便的实现人机界面的开放化和个(10)大/小ENDIAN模式的字节交换:两种交换字节顺序性化,并能够实现系统核心接口的开放。的输出方式;系统采用了PCI总线接口芯片PCI9052和高集成度运动控(11)支持LOCALBUS的等待状态。支持LOCALBUS读制专用芯片MCX312,
5、实现了基于PCI总线的两轴运动控制卡,写操作的时延设置,有内部等待时钟(包括地址到数据周期、数能够实现两轴位置、速度、加速度控制和直线、圆弧插补功能,以据到数据周期和数据到地址周期的等待);及8路通用输入和8路通用输出。(12)CMOS电平兼容,理论上的总线传输速度可高达132MB/s。2PCI总线接口从以上可以看出选择PLX9052作为系统的PCI接口模块目前计算机总线技术总的发展趋势是由ISA总线发展到的主控桥芯片极为适合。PCI总线。PCI的含义是周边器件互联(peripheralcomponent3 运动控制芯片intercoonect)。PCI局部总线是一种高性能、32位或64位地址
6、/数据复用总线,总线速度高达33M/66MHz,同步控制、猝发传传统运动控制芯片主要通过微机或单片机实现,系统集成送使得数据传送速率高达132MB/s(32位总线)、264MB/s(64度低,电路复杂,软硬件研制周期长,产品一致性差,严重影响系位总线)。统的性能和可靠性。MCX312是一款能够同时也可独立控制2PCI总线规范十分复杂,目前实现PCI接口的有效方案有个伺服电机或步进电机的运动控制芯片,它以脉冲串形式输出使用可编程逻辑器件和使用专用芯片两种。采用可编程逻辑器能对伺服马达和步进马达进行位置控制,直线加/减速驱动、插件实现PCI接口虽然比较灵活,但设计难度很高。采用专用接补驱动、速度控
7、制等。它的主要功能如下说明:口器件虽然没有采用可编程逻辑器件那么灵活,但其优越性非(1)定量驱动和连续驱动常明显:能够有效地降低接口设计的难度,缩短开发时间。专用定量驱动的意思是以固定速度或加/减速度输出指定数量接口器件具有较低的成本和通用性,能够优化数据传输,提供配的脉冲,需要移动到确定的位置或进行确定的动作时使用此功置空间,具备用于突发传输功能的片内FIFO等,并且许多公司能。在连续驱动中连续
