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ARM+DSP的嵌入式四轴活动节制器设想

发布时间:2019-05-05   来源:本站原创

  上位机通过RS485总线毗连,把NC指令文件输入到ARM 中,颠末NC代码注释器,变成PCL6045BL可以或许识此外代码,从而完成的活动节制功能。用NC代码编写如下加工法式:

  为处理细密制制对低成本、可移植性强的通用型多轴数控系统的火急需求,给出一种基于ARM微处置器S3C2440和公用DSP活动节制芯片PCL65045BL组合的节制器。硬件上该节制器采用ARM+DSP的从从式双CPU布局,连系ARM正在人机界面显示、通信接口方面的劣势以及PCL6045BL高节制精度的长处。软件上正在S3C2440上移植C/OS-II及时操做系统来办理活动节制系统。该节制系统通用性较强,可普遍使用于雕镂机、机械人、绣花机以及数 控加工等工业节制范畴。

  活动节制器接管来自上位机发送过来的加工文件,但加工文件指令阃在法式中不克不及间接被识别,正在施行指令之前必需先对其进行解析译码。注释器的次要功能就是将用户法式以法式段为处置单元,将法式中的轮廓消息、运转速度和辅帮功能消息,转换成嵌入式活动节制器可以或许施行的格局。注释过程次要包罗数控文件的读入、词法阐发、语法阐发以及加工消息存储数据布局等过程。

  本嵌入式四轴活动节制器以S3C2440为从控平台,正在ARM上移植C/OS-II及时操做系统来进行人机界面的显示、I/O的办理、使命问的通信、指令的编译等工做。PCL6045BL活动节制模块次要担任节制,插补驱动,速度节制。用户的指令通过S3C2440指令编译系统的编译,通过取PCL6045BL之问的公用通信接口来节制DSP活动节制芯片发出脉冲以达到使伺服电机高速运转。

  该活动节制器的硬件布局是基于微处置器S3C2440和PCL6045BL活动节制芯片设想的,它较好地阐扬了ARM处置器的高机能、低成本和活动节制芯片的高靠得住性、开辟周期短的长处;正在节制器硬件平台上移植C/OS-II及时操做系统既能使整个软件系统布局简结、条理清晰,又能很好地达到活动节制及时性的要求。

  及时操做系统C/OS-II包含了及时内核、使命办理、时间办理、使命间通信同步和内存办理等功能,能够使各个使命工做,互不,很容易实现准时并且无误地施行,使及时使用法式的设想和扩展变得容易,使使用法式的设想过程大为减化 。将S3C2440处置器、PCL6045BL 以及C/OS-II三者的劣势使用到本嵌入式四轴活动节制器中能够使其具有强大的功能,并缩短开辟时间。

  及时使用法式的设想过程包罗若何把问题朋分为多个子使命,每个子使命都是整个系统的一部门,都被付与必然的优先级,有本人的一套CPU寄放器和仓库空间。一个使命,也叫一个线程,是一个简单的法式,该法式能够认为CPU完全只属于本人。正在本设想中将使命划分为人机界面的设想、数控指令编译注释、伺服单位采集使命、形态等。C/OS-II能够按照优先级启动各个使命,并通过内核来完成使命之间的安排。

  硬件次要包罗S3C2440嵌入式从控板和PCL6045BL活动节制板两个部门。S3C2440嵌入式从控板和PCL6045BL活动节制板之间通过通用的IDE通信接口进行毗连。

  软件方面正在硬件平台的根本上移植S3C2440及时嵌入式操做系统,设想Boot Loader、外设驱动以及活动节制系统的使用法式。采用上述的软硬件平台,嵌入式活动节制器能够达到机能好、精度高的要求。

  Boot Loader分为阶段1和阶段2两个部门,取CPU核以及存储设备亲近相关的处置工做凡是都放正在阶段1中,且能够用汇编言语来实现;而阶段2则凡是用C言语来实现一般的流程以及对板级的一些驱动支撑。

  嵌入式四轴活动节制器取伺服电机之间是通过I/O接口电进行毗连的。I/O接口电次要使命是完成输入信号的光电隔离以及对输出脉冲的驱动。设想中采用光电耦合器将PCL6045BL芯片取后面的伺服电机驱动器以及其他节制反馈等线隔离。因为光耦合器输入输出问互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因此具有优良的电绝缘能力和抗干扰能力。又因为光耦合器的输入端属于电流型工做的低阻元件,因此具有很强的共模能力。将PCL6045BL的输出信号(如CP、CW等)和输入信号(如报警、限位等)都利用光耦器件取PCL6045BL隔离,如许能无效地防止干扰信号进入从芯片损坏PCL6045BL。

  嵌入式系统中,凡是并没有像BIOS那样的固件法式,因而整个系统的加载启动使命就完全由Boot Loader来完成。Boot Loader是系统加电后运转的第一段代码,担任初始化系统并启动系统,相当于PC机的法式。Boot Loader初始化硬件设备,成立内存空间的映照图,为最终挪用操做系统内核预备好准确的。

  ARM具有丰硕的片表里围电,如USB接口、IIS接口、LCD节制器等,正在人机界面的显示、通信接口以及系统移植方面具有更强大的功能。PCL6045BL活动节制芯片速度快,靠得住性高,机能好,正在活动节制方面有很大的劣势。

  阶段1次要进行定义入口、设置中缀向量、系统寄放器设置装备摆设、初始化寄放器等操做。而阶段2次要完成挪用初始化函数、初始化闪存设备、初始化内存分派函数等操做。Boot Loader是嵌入式系统软件开辟的第一个环节,把及时操做系统和硬件平台慎密地连系起来,对于嵌入式系统的软件开辟尤为主要。

  PCL6045BL是一种新型公用DSP活动节制芯片,它具有强大的数据处置能力和较高的运转速度,能够实现高精度的多轴伺服节制。为处理细密制制对低成本、可移植性强的通用型多轴数控系统的火急需求,文中给出一种基于ARM 微处置器S3C2440取DSP专业活动节制芯片PCL6045BL形成的。该活动节制器具有高机能、低成本、体积小、可运转等特点,能够满脚活动节制系统高速、高精度的 要求。它可普遍使用于雕镂机、机械人、绣花机以及数控加工等工业节制范畴。

  PCL6045 BL取ARM的通信是通过读写I/O总线上的几个地址来进行指令和数据的传输。PCL6045BL每个轴的内部寄放器地址由A0、A1 和A2地址线输人决定,其节制地址范畴由输入端子A3和A4进行选择。因而正在这种从从布局的设想中,ARM取PCL6045BL的毗连

  系统软件部门由C/OS-II及时嵌入式操做系统及相关使用软件构成。C/OS-II及时嵌入式操做系统仅仅供给了一个使命安排的及时内核,因此需要自行开辟一系列取系统运转相关的设备驱动法式、API函数及使用法式,才能将C/OS-II扩展为一个完整、适用的及时操做系统。

  S3C2440按照系统的使用法式对指令进行注释,挪用活动节制函数,继而PCL6045BL发出脉冲节制伺服电机去节制施行机构动做,实现活动节制的成果。

  器曾经初露锋芒。基于ARM手艺的微处置器具有体积小、低成本、低功耗的特点,决定其正在活动节制范畴具有优良的成长前景。

  嵌入式及时操做系统C/OS-II是一个源代码公开的多使命及时操做系统内核,它简化了使用软件的设想,使节制系统的及时性获得保障。优良的多使命设想,有帮于提高节制系统的不变性和靠得住性。所谓移植,就是通过点窜操做系统内核取处置器相关部门的源代码,使一个及时内核能正在微处置器或微节制器上运转。C/OS-II的文件系统布局包罗焦点代码部门,设置装备摆设代码部门,处置器相关代码部门,如图4所示。此中处置器相关代码部门包罗OS_CPU.H,OS_CPU.A.ASM,OS_CPU.C.C 3个文件。将C/OS-II移植到S3C2440只需要点窜取处置器相关的代码即可。

  正在节制系统中,以S3C2440处置器为从控焦点,PCL6045BL活动节制芯片为从CPU。S3C2440是一款16/32位ARM920T RISC处置器,它实现了MMU、AMBA总线 KB数据哈佛布局的缓存,每个缓存均为8个字长度的流水线供给全面的、通用的片上外设,不需要设置装备摆设额外的部件。PCL6045BL活动节制芯片,由NPM公司出产,是一种通过总线领受CPU号令、并发生脉冲节制步进电机或脉冲驱动型伺服电机的CMOS大规模集成芯片,可供给多种输出活动节制功能,包罗持续、定长、回原点等输出体例。PCL6045BL能够实现2~4轴线性插补及肆意两轴圆弧插补。正在这种从从布局框架根本上,从CPU S3C2440次要担任数据的存储、人机界面的显示、收集通信等办理工做。从CPU PCL6045BL输出的脉冲发送给4个轴的伺服驱动器。S3C2440只需要通过发送简单的指令给PCL6045BL,便可实现各类节制功能。

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