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基于CPLD与DSP的运动控制卡的硬件结构

基于CPLD与DSP的运动控制卡的硬件结构 2012年09月04日 来源： 传统的运动控制系统一般是基于单片机的，由于单片机本身执行速度的限制，其控制轴数，位控剧期和控制精度都会受到限制。而基于DSP的运动控制系统则很好的解决了这个问题。 本运动控制卡的主要功能是根据并行总线及外部的相关命令来控制运动控制卡。主要采用的是以DSP为主控制器，CPLD为协控制器的结构，如图1所示。 DSP通过访问外部空间的方式，来读取当前的工作状态，进而实现某些特定功能。同时DSP通过CAN接口接收外部命令信息，将其与CPLD读取总线上的速度给定(实际上也是脉冲量)进行合并，并接收止交编码器的反馈，将脉冲总量写入到CPLD的相应寄存器中，通过脉冲发送逻辑发送至倒服电机驱动器，以实现对电机的控制。 1 运动控制卡在多轴同步系统中的应用 在多轴同步控制系统应用中，本文采用的是主从控制方式。主控板控制整个系统的状态，通过并行总线与运动控制卡进行命令和数据交换。运动控制卡属于从属位置，根据主控板的命令来控制倒服驱动器。并行总线的特点是控制周期短，可以保证多轴(1 2轴一l 6轴)数据通信时系统的实时性。 2 CPLD与DSP的选型 本设计采用的DSP芯片是Tl公司的TMS3 20LF240x系列l41。TMS320LF240x系列是TMS320C2000家族中一种的定点DSP芯片，是集成较高、性能较强的运动控制芯片，适合电机的高性能控制。 CPLD芯片采用的是Altera公司MAX3000A系列。Altera公司MAX3000A系列采用先进的0．30／am CMOS处理工艺，基于电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。MAX 3000A结构中包括LAB、宏单元、扩展乘积项可编程互联阵列和10控制块几部分，是一种即用性的器件，密度范围从32到512个宏单元，支持在系统可编程能力(ISP)，能够轻松地实现现场重配置。 3并行总线接口电路 并行通信的特点在于数据交换周期短，本文设计采用的控制剧期为3．2ms。在1 2到1 6轴同时工作时，存在大量数据交换，与主控板数据交换直接影响控制性能。因此，倒服控制系统DSP与主控板DSP进行数据交换均采用16位并行通信方式。可以保证系统的实时件和大量的数据交换。 在CPLD中可以方便地配置三态缓冲锁存器，可以很方便地将主控板针对本卡的数据锁存到CPLD中，以供本卡DSP的读取。同样，本卡也可以将数据锁存到CPLD中，由主控扳方便读取。 总线收发器采用74ALVCl 64245，在电路中有两个功能：一个功能是实现总线电压的转换，从并行总线的5V转换到CPLD能接收的3．3V；另一个功能是提高总线的驱动能力。

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