專利名稱：一種運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一種運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子、功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在控制理論指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。目前，通用運(yùn)動(dòng)控制器從結(jié)構(gòu)上主要分為如下三大類:
(I)基于PC總線的以DSP和FPGA作為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器基于PC總線的運(yùn)動(dòng)控制器是利用計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)，并結(jié)合用戶開發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具有高速的數(shù)據(jù)處理能力。它以PC作為信息處理平臺(tái)，充分利用DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的超強(qiáng)邏輯處理能力，使PC的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力結(jié)合起來(lái)，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好的特點(diǎn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。從用戶使用的角 度來(lái)看，這些基于PC的運(yùn)動(dòng)控制器之間的差異主要是硬件接口(輸入/輸出信號(hào)的種類、性能)和軟件接口(運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)的功能函數(shù))。(2)基于工控機(jī)的開放式運(yùn)動(dòng)控制器
基于工控機(jī)的開放式運(yùn)動(dòng)控制器，它提供給用戶很大的靈活性，它的運(yùn)動(dòng)控制軟件全部裝在工控機(jī)中，而硬件部分僅是工控機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I/o之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。用戶可以在windows平臺(tái)和其他操作系統(tǒng)的支持下，利用開放的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核，開發(fā)所需的控制功能，構(gòu)成各種類型的高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，從而提供給用戶更多的選擇和靈活性?；诠た貦C(jī)的開放式運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是開發(fā)、制造成本相對(duì)較低，能夠給予系統(tǒng)集成商和開發(fā)商更加個(gè)性化的開發(fā)平臺(tái)。其中第(I)種和第(2)種類型都是基于PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，在當(dāng)前應(yīng)用范圍最為廣泛。但系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上都存在很大的局限性:
實(shí)時(shí)性和可靠性差:采用通用的操作系統(tǒng)，與數(shù)控?zé)o關(guān)的任務(wù)可能占用了更多的開銷，并且還影響著系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。成本高:能滿足數(shù)控加工要求的工控機(jī)配上運(yùn)動(dòng)控制卡，使得系統(tǒng)成本很難降低。便攜性不足:由于必須配備相應(yīng)的工控機(jī)，使系統(tǒng)體積龐大且笨重，便攜性方面存在缺陷。(3)以微處理器或者專用芯片作為核心的運(yùn)動(dòng)控制器
這類運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大多數(shù)只能輸出脈沖信號(hào)，工作在開環(huán)控制方式。這類控制器對(duì)單軸的點(diǎn)位控制場(chǎng)合是基本滿足要求的，但對(duì)于要求多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和高速軌跡插補(bǔ)控制的設(shè)備，通常不能滿足要求。并且控制器處理芯片只能作為專用，不能解放出來(lái)去進(jìn)行其它工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于IP核的設(shè)計(jì)方法，掛接在片上總線的運(yùn)動(dòng)控制IP核支持兩種工作方式，一種是自主地從存儲(chǔ)器讀取數(shù)控指令并譯碼執(zhí)行，嵌入式處理器核所做的工作只是對(duì)插補(bǔ)輸出進(jìn)行簡(jiǎn)單的起停控制以及對(duì)部分中斷的響應(yīng)，這在最大程度上降低了嵌入式處理器核在運(yùn)動(dòng)控制功能上的開銷，使嵌入式處理器核可以有效執(zhí)行除數(shù)控任務(wù)以外的其它實(shí)時(shí)任務(wù)，另一種方式是運(yùn)動(dòng)控制處理器IP核直接由嵌入式處理器核通過(guò)訪問(wèn)寄存器的方式進(jìn)行控制，可以執(zhí)行一些特定的運(yùn)動(dòng)控制指令功能。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其通過(guò)總線接口模塊掛接在片上總線上，運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)包括:
片上總線、嵌入式處理器核、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、DMA控制器、通信模塊IP核、運(yùn)動(dòng)控制IP核以及若干外設(shè)接口，嵌入式處理器核、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、DMA控制器、通信模塊IP核、運(yùn)動(dòng)控制IP核以及若干外設(shè)接口皆連接在片上總線上；
運(yùn)動(dòng)控制IP核包括:片上總 線接口模塊、自動(dòng)指令讀取模塊、自動(dòng)變量讀取模塊、寄存器組、插補(bǔ)控制模塊、單軸控制模塊、速度控制模塊、脈沖輸出模塊、中斷處理模塊；片上總線接口連接自動(dòng)指令讀取模塊、自動(dòng)變量讀取模塊和寄存器組，插補(bǔ)控制模塊、單軸控制模塊和速度控制模塊也與寄存器組相連；
其中，自動(dòng)指令讀取模塊通過(guò)片上總線自主從存儲(chǔ)器系統(tǒng)中讀取數(shù)控指令并獲取指令參數(shù)或變量，將插補(bǔ)位置相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至插補(bǔ)控制模塊，將速度控制相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至速度控制模塊，當(dāng)讀取到可立即執(zhí)行的指令時(shí)，基于當(dāng)前參數(shù)，自動(dòng)的開始執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；經(jīng)插補(bǔ)控制和速度控制處理產(chǎn)生的脈沖，通過(guò)脈沖輸出模塊，產(chǎn)生特定形式的驅(qū)動(dòng)脈沖；在此期間，中斷處理模塊可進(jìn)行各種形式的中斷輸入處理和中斷輸出。較佳的，自動(dòng)指令讀取模塊和自動(dòng)變量讀取模塊，自主的通過(guò)總線讀取存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的指令或者變量，獲取控制信息和參數(shù)交由寄存器組。較佳的，運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)還支持直接訪問(wèn)嵌入式處理器核的寄存器進(jìn)行控制，運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)在兩種方式間協(xié)調(diào)工作，并可靈活切換。較佳的，插補(bǔ)控制模塊采用基于狀態(tài)機(jī)原理的數(shù)字積分插補(bǔ)算法完成插補(bǔ)輸出。較佳的，運(yùn)動(dòng)控制IP核還包括速度控制模塊，用以在控制X、Y、Z、U四軸中任意三軸聯(lián)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)速度，或任意一軸的單軸驅(qū)動(dòng)速度，驅(qū)動(dòng)速度包括進(jìn)行直線加/減速和S曲線加/減速。較佳的，嵌入式處理器核包括PLC核，當(dāng)數(shù)控指令類型為非G指令時(shí)，嵌入式處理器核授權(quán)PLC核讀取數(shù)控指令并執(zhí)行動(dòng)作。較佳的，PLC核執(zhí)行動(dòng)作完成后，嵌入式處理器核指示運(yùn)動(dòng)控制IP核從存儲(chǔ)器系統(tǒng)中讀取下一個(gè)數(shù)控任務(wù)。較佳的，脈沖輸出模塊根據(jù)參數(shù)配置情況，輸出多種形式的驅(qū)動(dòng)脈沖。較佳的，中斷處理模塊，根據(jù)中斷屏蔽/使能情況，處理外部輸入的各種中斷，并對(duì)外輸出中斷。
較佳的，若干外設(shè)接口支持現(xiàn)場(chǎng)總線接口，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)組態(tài)編程及系統(tǒng)監(jiān)控的分布式控制，現(xiàn)場(chǎng)總線接口包括CAN、EPA。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)控制IP核的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本申請(qǐng)文件中采用的術(shù)語(yǔ)解釋如下:
AMBA:高級(jí)微控制器總線體系(Advanced Microcontroller Bus Architecture)是由ARM公司推出的一種流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)片上總線標(biāo)準(zhǔn)。2.0版AMBA標(biāo)準(zhǔn)定義了三組總線:AHB (AMBA高性能總線)、ASB (AMBA系統(tǒng)總線)、和APB (AMBA外設(shè)總線)。AHB:高級(jí)高性能總線(Advanced High-performance Bus),屬于 AMBA 總線體系一部分。APB:高級(jí)外設(shè)總線(Advanced Peripheral Bus),屬于AMBA總線體系一部分。SOC:片上系統(tǒng)(System on a Chip)。IP核:是一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序(Intellectual Propertycore)ο運(yùn)動(dòng)控制:指在復(fù)雜條件下，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。CPU:中央處理器(Central Processing Unit)。DMA:直接存儲(chǔ)器存取(Direct Memory Access)。MCP: (Motion Control Processor,運(yùn)動(dòng)控制處理器)本文中指采用模塊化設(shè)計(jì)方法完成的一種基于AMBA總線的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能的硬IP核。G、S、M、T指令:中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 3208-1999公布的數(shù)控機(jī)床控制代碼指令。PLC:可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)。DSP:數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor)。FPGA:現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gata Array)。請(qǐng)參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種基于AMBA總線的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，所述一種基于AMBA總線的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)的主要內(nèi)容在于圖1中的虛線框內(nèi)部分，它是一種基于AMBA總線結(jié)構(gòu)的集成芯片解決方案，但本發(fā)明在此并不做限制，技術(shù)人員也可以將本發(fā)明應(yīng)用與任意其他類型的總線。包括:嵌入式處理器核、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、DMA控制器、通信模塊IP核、運(yùn)動(dòng)控制IP核以及若干外設(shè)接口 ；運(yùn)動(dòng)控制IP核包括:片上總線、自動(dòng)指令讀取模塊、自動(dòng)變量讀取模塊、寄存器組、插補(bǔ)控制模塊、單軸控制模塊、速度控制模塊、脈沖輸出模塊、中斷處理模塊；片上總線接口連接自動(dòng)指令讀取模塊、自動(dòng)變量讀取模塊和寄存器組，插補(bǔ)控制模塊、單軸控制模塊和速度控制模塊也與寄存器組相連。以下舉一例子說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程:
用戶在上位機(jī)PC上編寫的數(shù)控程序存入零件程序緩沖區(qū)，經(jīng)編譯程序進(jìn)行譯碼處理，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序處理后，將數(shù)據(jù)處理結(jié)果存儲(chǔ)在緩沖器中。以太網(wǎng)通信模塊通過(guò)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送機(jī)制，從上位機(jī)PC處獲取已經(jīng)編譯處理后的用戶數(shù)控指令，并將該數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際選擇存入Flash或SRAM(Static Random Access Memory,靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)中，這里不作限定,傳輸方式也不限于以太網(wǎng)。嵌入式處理器(CPU)核采用通用的32位ARM內(nèi)核。當(dāng)嵌入式處理器核運(yùn)行過(guò)程中需要調(diào)用運(yùn)動(dòng)控制功能時(shí)，就會(huì)發(fā)送命令指示運(yùn)動(dòng)控制IP核開始從存儲(chǔ)器的指定位置取指令運(yùn)行，或者直接訪問(wèn)控制運(yùn)動(dòng)控制處理器MCP。自動(dòng)取指令執(zhí)行工作模式下，運(yùn)動(dòng)控制(MCP)IP核在DMA控制器的控制下，從存儲(chǔ)器的指定地址段讀取用戶數(shù)控指令。 當(dāng)所讀取的用戶數(shù)控指令是G指令時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制IP就會(huì)自動(dòng)譯碼并執(zhí)行插補(bǔ)輸出，控制進(jìn)給電機(jī)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于非G指令，如M、S、T等數(shù)控輔助指令，CPU會(huì)授權(quán)內(nèi)嵌PLC軟核從存儲(chǔ)器中讀取用戶數(shù)控輔助指令并執(zhí)行，這包括主軸電機(jī)起停、正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速控制，冷卻液開關(guān)控制，潤(rùn)滑開關(guān)控制，夾具的松緊，自動(dòng)換刀控制等功能。執(zhí)行完畢之后即給嵌入式處理器核送出中斷，以告知嵌入式處理器核當(dāng)前指令執(zhí)行完畢，嵌入式處理器核再通知運(yùn)動(dòng)控制IP繼續(xù)從存儲(chǔ)器讀取下一個(gè)用戶數(shù)控任務(wù)并執(zhí)行。此外，PLC除了譯碼執(zhí)行數(shù)控程序的輔助指令外，還可以接受來(lái)自傳感器或控制面板的I/O信號(hào)，并可將需要的中斷等信息傳遞給嵌入式處理器核，由嵌入式處理器核指示運(yùn)動(dòng)控制IP核作出響應(yīng)，同樣，運(yùn)動(dòng)控制IP核本身的中斷處理模塊也會(huì)處理一些中斷輸入和中斷輸出。此外，運(yùn)動(dòng)控制IP核支持嵌入式處理器核直接控制執(zhí)行的工作方式，與自動(dòng)取指令執(zhí)行方式結(jié)合，靈活性更高，可以執(zhí)行常見的G代碼指令和特定的運(yùn)動(dòng)控制指令功能。特定的運(yùn)動(dòng)控制指令功能包括:單軸位置控制中的點(diǎn)動(dòng)、中斷定位、多段速定位、可變速運(yùn)行、回原點(diǎn)等功能。圖2為本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)動(dòng)控制IP核的結(jié)構(gòu)框圖。運(yùn)動(dòng)控制IP核通過(guò)APB總線接口掛接在APB總線上，通過(guò)AHB/APB橋與掛接在AHB總線上的嵌入式處理器核、DMA控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。寄存器組通過(guò)APB總線接口進(jìn)行讀寫操作。插補(bǔ)開始時(shí)，在DMA控制器的控制下，從存儲(chǔ)器中讀取已經(jīng)過(guò)編譯處理的用戶數(shù)控指令，將插補(bǔ)位置相關(guān)數(shù)據(jù)交由插補(bǔ)控制模塊，將速度控制相關(guān)數(shù)據(jù)交由速度控制模塊。自動(dòng)指令讀取模塊通過(guò)片上總線自主從存儲(chǔ)器系統(tǒng)中讀取數(shù)控指令并獲取指令參數(shù)或變量，當(dāng)讀取到可立即執(zhí)行的指令時(shí)，基于當(dāng)前參數(shù)，自動(dòng)的開始執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；經(jīng)插補(bǔ)控制和速度控制處理產(chǎn)生的脈沖，通過(guò)脈沖輸出模塊，產(chǎn)生特定形式的驅(qū)動(dòng)脈沖?；跔顟B(tài)機(jī)原理的插補(bǔ)控制模塊根據(jù)寄存器組的信息，進(jìn)行終點(diǎn)判斷、溢出脈沖的輸出等。速度控制模塊根據(jù)當(dāng)前的速度控制信息，進(jìn)行自動(dòng)的加減速控制，包括直線加減速控制和S曲線加減速控制。
脈沖輸出模塊是將來(lái)自插補(bǔ)控制模塊輸出的溢出脈沖分配給相應(yīng)的X、Y、Z、U四個(gè)進(jìn)給軸進(jìn)行脈寬變換后，以指定的脈沖形式進(jìn)行輸出?？梢酝ㄟ^(guò)APB接口配置寄存器信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖輸出模式的選擇，包括:
正原理，符號(hào)+脈沖；
正原理，CW+CCW ；
90°相位差2相脈沖；
負(fù)原理，符號(hào)+脈沖；
負(fù)原理，CW+CCW ；
負(fù)原理，90°相位差2相脈沖。來(lái)自編碼器反饋的脈沖輸入一個(gè)高級(jí)定時(shí)器，可以進(jìn)行脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)和頻率的測(cè)量，進(jìn)而可以得到當(dāng)前位置和速度信息，以形成半閉環(huán)的反饋。該信息可以交由插補(bǔ)控制模塊作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。值得說(shuō)明的是:
1、用于將上位機(jī)編譯處理后的用戶數(shù)控指令寫入掛接在AMBA總線上的存儲(chǔ)器的通信方式不限于以太網(wǎng)， 可以是任意一種當(dāng)前流行的數(shù)據(jù)通信方式。2、數(shù)控程序的編譯處理過(guò)程不限于由上位機(jī)完成，也可以直接交由嵌入式處理器核進(jìn)行處理。3、作為嵌入式處理器的CPU內(nèi)核通常采用通用的32位ARM內(nèi)核，但也可以采用其它可用的微處理器。4、用于實(shí)現(xiàn)硬件插補(bǔ)控制的算法可以是實(shí)施例中述及的基于狀態(tài)機(jī)原理的數(shù)字積分插補(bǔ)算法，也可以是其它插補(bǔ)算法。5、片上系統(tǒng)可以是 AMBA、CoreConnect、Wishbone、OCP、Avalon 等任意一種 SoC 片上總線。6、外設(shè)接口支持現(xiàn)場(chǎng)總線接口，現(xiàn)場(chǎng)總線接口包括CAN、EPA等接口。與當(dāng)前技術(shù)相比較，本發(fā)明最大的優(yōu)勢(shì)在于，掛接在片上總線上的運(yùn)動(dòng)控制IP核可以完整的完成數(shù)控指令所需的插補(bǔ)算法和加減速控制，無(wú)論插補(bǔ)精度和驅(qū)動(dòng)速度都得到保證。此外運(yùn)動(dòng)控制IP核支持兩種工作方式，一種是自主地從存儲(chǔ)器中讀取數(shù)控指令并譯碼執(zhí)行，嵌入式處理器核所做的工作只是對(duì)插補(bǔ)輸出進(jìn)行簡(jiǎn)單的起?？匾约皩?duì)部分中斷的響應(yīng)，這在很大程度上降低了嵌入式處理器核的開銷，使嵌入式處理器核可以有效執(zhí)行除數(shù)控任務(wù)以外的其它實(shí)時(shí)任務(wù)。另一種方式是運(yùn)動(dòng)控制IP核直接由嵌入式處理器核控制，與自動(dòng)取指令執(zhí)行的方式結(jié)合，兩者相互協(xié)調(diào)，可靈活切換，靈活性更高，可以執(zhí)行常見的G代碼指令和特定的運(yùn)動(dòng)控制指令功能。特定的運(yùn)動(dòng)控制指令功能包括:單軸位置控制中的點(diǎn)動(dòng)、中斷定位、多段速定位、回原點(diǎn)等功能。本身硬核IP提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，能夠達(dá)到較高的性能指標(biāo)。另一方面，通過(guò)自動(dòng)的控制讀取指令的長(zhǎng)度，充分利用了指令周期，節(jié)省了系統(tǒng)的時(shí)鐘資源和存儲(chǔ)空間。以上公開的僅為本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員未經(jīng)創(chuàng)造性工作而產(chǎn)生的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其通過(guò)總線接口模塊掛接在片上總線上，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)包括: 片上總線、嵌入式處理器核、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、DMA控制器、通信模塊IP核、運(yùn)動(dòng)控制IP核以及若干外設(shè)接口，所述嵌入式處理器核、所述存儲(chǔ)器系統(tǒng)、所述DMA控制器、所述通信模塊IP核、所述運(yùn)動(dòng)控制IP核以及所述若干外設(shè)接口皆連接在所述片上總線上； 所述運(yùn)動(dòng)控制IP核包括:片上總線接口模塊、自動(dòng)指令讀取模塊、自動(dòng)變量讀取模塊、寄存器組、插補(bǔ)控制模塊、單軸控制模塊、速度控制模塊、脈沖輸出模塊、中斷處理模塊；所述片上總線接口連接所述自動(dòng)指令讀取模塊、所述自動(dòng)變量讀取模塊和所述寄存器組，所述插補(bǔ)控制模塊、所述單軸控制模塊和所述速度控制模塊也與所述寄存器組相連； 其中，所述自動(dòng)指令讀取模塊通過(guò)所述片上總線自主從所述存儲(chǔ)器系統(tǒng)中讀取數(shù)控指令并獲取指令參數(shù)或變量，將插補(bǔ)位置相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至插補(bǔ)控制模塊，將速度控制相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至速度控制模塊，當(dāng)讀取到可立即執(zhí)行的指令時(shí)，基于當(dāng)前參數(shù)，自動(dòng)的開始執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；經(jīng)插補(bǔ)控制和速度控制處理產(chǎn)生的脈沖，通過(guò)脈沖輸出模塊，產(chǎn)生特定形式的驅(qū)動(dòng)脈沖；在此期間，中 斷處理模塊可進(jìn)行各種形式的中斷輸入處理和中斷輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)指令讀取模塊和所述自動(dòng)變量讀取模塊，自主的通過(guò)所述總線讀取存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的指令或者變量，獲取控制信息和參數(shù)交由寄存器組。
3.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)還支持直接訪問(wèn)所述嵌入式處理器核的寄存器進(jìn)行控制，所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)在兩種方式間協(xié)調(diào)工作，并可靈活切換。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述插補(bǔ)控制模塊采用基于狀態(tài)機(jī)原理的數(shù)字積分插補(bǔ)算法完成插補(bǔ)輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制IP核還包括速度控制模塊，用以控制X、Y、Z、U四軸中任意三軸聯(lián)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)速度，或任意一軸的單軸驅(qū)動(dòng)速度，所述驅(qū)動(dòng)速度包括進(jìn)行直線加/減速和S曲線加/減速。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式處理器核包括PLC核，當(dāng)所述數(shù)控指令類型為非G指令時(shí)，所述嵌入式處理器核授權(quán)所述PLC核讀取所述數(shù)控指令并執(zhí)行動(dòng)作。
7.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC核執(zhí)行動(dòng)作完成后，所述嵌入式處理器核指示所述運(yùn)動(dòng)控制IP核從所述存儲(chǔ)器系統(tǒng)中讀取下一個(gè)數(shù)控任務(wù)。
8.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖輸出模塊根據(jù)參數(shù)配置情況，輸出多種形式的驅(qū)動(dòng)脈沖。
9.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述中斷處理模塊，根據(jù)中斷屏蔽/使能情況，處理外部輸入的各種中斷，并對(duì)外輸出中斷。
10.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，其特征在于，所述若干外設(shè)接口支持現(xiàn)場(chǎng)總線接口，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)組態(tài)編程及系統(tǒng)監(jiān)控的分布式控制，所述現(xiàn)場(chǎng)總線接口包括CAN、EPA。
全文摘要
一種運(yùn)動(dòng)控制片上系統(tǒng)，包括嵌入式處理器核、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、DMA控制器、通信模塊IP核、運(yùn)動(dòng)控制IP核以及若干外設(shè)接口；運(yùn)動(dòng)控制IP核包括片上總線、自動(dòng)指令讀取模塊、自動(dòng)變量讀取模塊、寄存器組、插補(bǔ)控制模塊、單軸控制模塊、速度控制模塊、脈沖輸出模塊、中斷處理模塊；運(yùn)動(dòng)控制IP核的自動(dòng)指令讀取模塊通過(guò)片上總線自主從存儲(chǔ)器系統(tǒng)中讀取數(shù)控指令并獲取指令參數(shù)或變量，將插補(bǔ)位置相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至插補(bǔ)控制模塊，將速度控制相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至速度控制模塊，當(dāng)讀取到可立即執(zhí)行的指令時(shí)，基于當(dāng)前參數(shù)，自動(dòng)的開始執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；經(jīng)插補(bǔ)控制和速度控制處理產(chǎn)生的脈沖，通過(guò)脈沖輸出模塊，產(chǎn)生特定形式的驅(qū)動(dòng)脈沖。
文檔編號(hào)G05B19/414GK103226344SQ20131008774
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者周泉, 楊大勝, 潘再生, 張偉寧 申請(qǐng)人:浙江中控研究院有限公司