一種基于arm+fpga的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，涉及運(yùn)動(dòng)控制器的技術(shù)領(lǐng)域，包括內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，ARM數(shù)據(jù)處理模塊連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，還包括外設(shè)模塊：經(jīng)第一RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的主軸控制模塊；經(jīng)第二RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的數(shù)字量I/O模塊；經(jīng)第三RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的模擬量I/O模塊；經(jīng)第四RJ45接口連接ARM數(shù)據(jù)處理模塊的顯示模塊；經(jīng)第五RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。本實(shí)用新型采用了重新定義的RJ45接線，該接口體積小，有利于優(yōu)化運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)；模塊化清晰，功能齊全，適合擴(kuò)展，適用性和通用性比較強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】
一種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)控制器的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]桌面3D打印、桌面數(shù)控、桌面機(jī)器人發(fā)展迅速，其便捷性和實(shí)用性，得到廣泛應(yīng)用，而其運(yùn)動(dòng)控制器也要求越來(lái)越高，不管是傳統(tǒng)的PC機(jī)相結(jié)合的方式或者是運(yùn)動(dòng)控制卡，由于其體積、成本、接口等因素，無(wú)法在這方面得到應(yīng)用，目前更多的是自己研發(fā)的嵌入式控制系統(tǒng)，功能模塊簡(jiǎn)單，而且接口也多采用傳統(tǒng)的排針以及杜邦線連接，容易插錯(cuò)，導(dǎo)致電路燒壞，甚至出現(xiàn)安全故障。其通用性、安全性、穩(wěn)定性都不足。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的旨在提供一種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，接插口穩(wěn)固可靠，體積小，具有通用性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，包括內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，ARM數(shù)據(jù)處理模塊連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，還包括如下外設(shè)模塊:
[0006]經(jīng)第一RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的主軸控制模塊；
[0007]經(jīng)第二RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的數(shù)字量I/O模塊；
[0008]經(jīng)第三RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的模擬量I/O模塊；
[0009 ]經(jīng)第四RJ45接口連接ARM數(shù)據(jù)處理模塊的顯示模塊；
[0010]經(jīng)第五RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的至少一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；
[0011]其中第一RJ45接口、第二RJ45接口、第三RJ45接口和第四RJ45接口設(shè)置于內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的一側(cè)，第五RJ45接口設(shè)置于內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的另一側(cè)。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，ARM數(shù)據(jù)處理模塊中設(shè)置有用于接收外部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與加工文件的第六RJ45接口、UART串口和USB接口。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，F(xiàn)PGA運(yùn)動(dòng)控制模塊上設(shè)置有四個(gè)第五RJ45接口，該四個(gè)RJ45接口分別連接四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，該四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)四軸電機(jī)。
[0014]作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和光電編碼計(jì)數(shù)器。
[0015]作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)，數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊均設(shè)置有譯碼芯片。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于:采用可編程邏輯器件FPGA作為運(yùn)動(dòng)控制器，同時(shí)統(tǒng)一采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口RJ45作為核心控制器和外設(shè)模塊的接口，通過(guò)重新定義RJ45引腳的功能，連接外部擴(kuò)展的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、輸出模塊、輸入模塊、串口模塊等，RJ45接口插拔方便，即插即用，而且接插口穩(wěn)固可靠，有固定方向不會(huì)插反，使運(yùn)動(dòng)控制器具有通用性，易于擴(kuò)展;采用了重新定義的RJ45接線，該接口體積小，有利于優(yōu)化運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu);模塊化清晰，功能齊全，適合擴(kuò)展，適用性和通用性比較強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是第一RJ45接口的接口定義示意圖；
[0019]圖3是第二RJ45接口的接口定義示意圖；
[0020]圖4是第三RJ45接口的接口定義示意圖；
[0021]圖5是第四RJ45接口的接口定義示意圖；
[0022]圖6是第五RJ45接口的接口定義示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖1所示，一種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，包括內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，ARM數(shù)據(jù)處理模塊中設(shè)置有用于接收外部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與加工文件的第六RJ45接口、UART串口和USB接口，ARM數(shù)據(jù)處理模塊連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，還包括外設(shè)模塊，外設(shè)模塊包括:經(jīng)第一 RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的主軸控制模塊;經(jīng)第二 RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的數(shù)字量I/O模塊;經(jīng)第三RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的模擬量I/O模塊，數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊中均設(shè)置有譯碼芯片，其中數(shù)字量I/O模塊中還設(shè)置有光電隔離芯片，模擬量I/O模塊中還設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換芯片;經(jīng)第四RJ45接口連接ARM數(shù)據(jù)處理模塊的顯示模塊;分別經(jīng)四個(gè)第五RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和光電編碼計(jì)數(shù)器；其中第一RJ45接口、第二RJ45接口、第三RJ45接口和第四RJ45接口設(shè)置于內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的一側(cè)，四個(gè)第五RJ45接口設(shè)置于內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的另一側(cè)。
[0026]本實(shí)用新型提供的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器中，ARM數(shù)據(jù)處理芯片為Acorn公司的ARM處理器，用于讀取、解析和處理用戶的加工數(shù)據(jù)文件和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù);FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊為Altera公司的FPGA邏輯控制器，用于進(jìn)行算法計(jì)算，并對(duì)外設(shè)模塊進(jìn)行信號(hào)讀取和控制；主軸控制模塊用于控制主軸電機(jī)，可以調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速和方向；顯示模塊具有LED顯示屏和觸摸屏，用于人機(jī)交互操作;數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊用于讀取或操作外部的輸入、輸出信號(hào)，如讀取系統(tǒng)的原點(diǎn)、限位、普通1等信號(hào)和控制外部繼電器等器件等；四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)四個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)行二軸至四軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)動(dòng)作。
[0027]實(shí)施例2
[0028]本實(shí)用新型中，RJ45接口的定義如下:
[0029]如圖2所示，第一RJ45接口上設(shè)置有八個(gè)接口，該八個(gè)接口依次定義為:PffM脈沖信號(hào)正端PWM+、Pmi脈沖信號(hào)負(fù)端PWM-、方向信號(hào)正端DIR+、方向信號(hào)負(fù)端DIR-、使能信號(hào)端ENA、電源接口 VCC和兩個(gè)接地端GND ；
[0030]如圖3和圖4所示，第二RJ45接口和第三RJ45接口上分別設(shè)置有八個(gè)接口，第二RJ45接口和第三RJ45接口的定義一致，該八個(gè)接口依次定義為:輸入1數(shù)據(jù)輸出信號(hào)端I nTx、輸入1數(shù)據(jù)輸入信號(hào)端I nRx、電源接口 VCC、接地端GND、輸出1數(shù)據(jù)輸出信號(hào)端OutTx、輸出1數(shù)據(jù)輸入信號(hào)端OutRx、電源接口 VCC和接地端GND ；
[0031 ]如圖5所示，第四RJ45接口上設(shè)置有八個(gè)接口，該八個(gè)接口依次定義為:片選信號(hào)端CS、復(fù)位信號(hào)端RES、數(shù)據(jù)和命令控制信號(hào)端D/C、SPI時(shí)鐘信號(hào)端SCLK、SPI輸入信號(hào)端SDIN、顯示屏供電使能信號(hào)端EN、電源接口 VCC和接地端GND ；
[0032]如圖6所示，第五RJ45接口上設(shè)置有八個(gè)接口，該八個(gè)接口依次定義為:脈沖信號(hào)正端PUL+、脈沖信號(hào)負(fù)端PUL-、方向信號(hào)端DIR、使能信號(hào)端ENA、光電編碼計(jì)數(shù)器脈沖信號(hào)正端POS+、光電編碼計(jì)數(shù)器脈沖信號(hào)負(fù)端POS-、電源接口 VCC和接地端GND。
[0033]經(jīng)本實(shí)用新型重新定義后，RJ45接口適用于桌面型運(yùn)動(dòng)控制器中，其引腳與電氣特性滿足使用要求，拓寬了RJ45接口的應(yīng)用范圍，優(yōu)化了桌面型運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)和性能。
[0034]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，包括內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，ARM數(shù)據(jù)處理模塊連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊，還包括如下外設(shè)模塊: 經(jīng)第一 RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的主軸控制模塊； 經(jīng)第二 RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的數(shù)字量I/O模塊； 經(jīng)第三RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的模擬量I/O模塊； 經(jīng)第四RJ45接口連接ARM數(shù)據(jù)處理模塊的顯示模塊； 經(jīng)第五RJ45接口連接FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的至少一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊； 其中第一RJ45接口、第二RJ45接口、第三RJ45接口和第四RJ45接口設(shè)置于內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的一側(cè)，第五RJ45接口設(shè)置于內(nèi)設(shè)的ARM數(shù)據(jù)處理模塊和FPGA運(yùn)動(dòng)控制模塊的另一側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，ARM數(shù)據(jù)處理模塊中設(shè)置有用于接收外部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與加工文件的第六RJ45接口、UART串口和USB接口。3.如權(quán)利要求1所述的基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，F(xiàn)PGA運(yùn)動(dòng)控制模塊上設(shè)置有四個(gè)第五RJ45接口，該四個(gè)RJ45接口分別連接四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。4.如權(quán)利要求1或3所述的基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和光電編碼計(jì)數(shù)器。5.如權(quán)利要求1所述的基于ARM+FPGA的桌面型運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊均設(shè)置有譯碼芯片。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205507451SQ201620241449
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】黃國(guó)靜, 林淦, 劉建群, 高偉強(qiáng), 許東偉
【申請(qǐng)人】佛山智昂科技有限公司