嵌入式学习资料之ARM+PCL6045B的嵌入式运动控制器设计

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1、嵌入式学习资料之ARM+PCL6045B的嵌入式运动控制器设计引言1嵌入式运动控制器的硬件平台设计1．1arm主控板部分1．2DSP运动控制板部分1．3arm处理器与运动控制芯片的连接2嵌入式运动控制器的软件设计2．1软件平台的建立2．2运动控制函数库的设计2．3对Ljnux进行实时化改造2．4应用软件设计结语运动控制器是运动控制系统的核心部件。目前，国内的运动控制器大致可以分为3类：第1类是以单片机等微处理器作为控制核心的运动控制器。这类运动控制器速度较慢、精度不高、成本相对较低，只能在一些低速运行和对轨迹要求不高的轮廓运动控制场合应用。第2类是以专用芯片(ASIC)作为核心处

2、理器的运动控制器，这类运动控制器结构比较简单，大多只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。由于这类控制器不能提供连续插补功能，也没有前馈功能，特别是对于大量的小线段连续运动的场合不能使用这类控制器。引言第3类是基于PC总线的以DSP或FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器。这类开放式运动控制器以DSP芯片作为运动控制器的核心处理器，以PC机作为信息处理平台，运动控制器以插件形式嵌入PC机，即“PC+运动控制器”的模式。这样的运动控制器具有信息处理能力强，开放程度高，运动轨迹控制准确，通用性好的特点。但是这种方式存在以下缺点：运动控制卡需要插入计算机主板的PCI或者ISA插槽，因此

3、每个具体应用都必须配置一台PC机作为上位机。这无疑对设备的体积、成本和运行环境都有一定的限制，难以独立运行和小型化。针对这些问题，设计了一种基于arm+DSP的嵌入式运动控制器。该控制器将嵌入式CPU与专用运动控制芯片相结合，将运动控制功能以功能模块的方式嵌入到arm主控板的架构，把不需要的设备裁减掉，既兼顾功能又节省成本。该控制器是一种可以脱离上位机单独运行的一种独立型运动控制器，具有良好的应用前景。嵌入式学习资料嵌入式运动控制器的硬件主要包括两个部分：ARM主控板和DSP运动控制板。这两块控制板通过通用I／O口以总线的方式连接在一起。在设计时，可以分别对ARM主控板和DSP运

4、动控制板进行设计，最后再调试。这种将arm主控板和DSP运动控制板分开设计和调试的硬件方案，将设计难点分散，使设计和调试更简单。1嵌入式运动控制器的硬件平台设计本系统采用的ARM芯片为Samsung公司推出的16／32位RISC处理器S3C2440A，主频为400MHz，最高频率可达533MHz。arm主控板以嵌入式处理器S3C2440A为核心，外扩存储器和通用设备接口。arm主控板的硬件结构框图如图1所示。1．1arm主控板部分嵌入式学习资料通过通用I／O接口与DSP运动控制板通信，实现arm主控板与运动控制板之间数据的实时双向传送；外部NANDFlash存储器(64MB)，用

5、于存储系统参数及运动指令；NORFlash存储器(2MB)，用于存放系统运行程序；SDRAM存储器(64MB)，用于存放临时数据；通过串口、以太网接口、USB接口与上位机系统通信，实现两者之间数据的传送；通过LCD接口，实现320×240分辨率液晶屏的图形与字符显示，并具有触摸屏接口，提供友好的人机交互界面；通过I／O扩展接口，提供可编程的数字I／O通道；通过JTAG接口与PC机通信，实现系统运行程序的仿真调试及下载，软件升级接口。嵌入式学习资料本系统DSP运动控制芯片选用PCL6045B。PCL6045B是一种功能十分强大的DSP运动控制芯片。芯片能够控制四轴，并实现两轴到四轴

6、直线差补、两轴圆弧差补。所有插补计算由芯片完成，上位机只需写入圆弧的参数即可，其多轴插补控制功能特别优秀。系统硬件采用主从式双CPU结构模式。主CPU为ARM处理器，负责键盘、显示、网络通信等管理工作；从CPU为PCL6045B运动控制芯片，专门负责运动控制的处理工作。PCL6045B与arm的通信是靠读写I／O总线上的几个地址来进行指令和数据的传输。控制系统硬件结构框图如图2所示。1．2DSP运动控制板部分嵌入式学习资料通过设置引脚IF0与IF1，PCL6045B芯片与不同的CPU相连，如表1所列。1．3arm处理器与运动控制芯片的连接本系统设置IF1：IF0=0：1，CPU连

7、接如图3所示。嵌入式学习资料本系统可根据被控对象的特征设计不同的模块化用户软件，来满足不同的运动控制任务。模块化软件恰好是Linux操作系统的优点。Linux还可以根据用户的需求实现内核的裁减和定制，源码开放，网络支持功能强大，价格上也更具有竞争优势等。所以该控制器选用Linux作为片上系统(SoC)。但是，Linux并不是一个实时操作系统，因此，通过实时内核补丁RTAI(RealTimeApplicationIn-terface)，在硬件平台的基础上增加一个实时内核，将Linu