關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng),運動控制器,自動控制
1引言
目前,嵌入式技術(shù)已成為通訊、控制和消費類產(chǎn)品的發(fā)展方向,嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成,它的開發(fā)應(yīng)用已被列入國家重點科技發(fā)展計劃,以其體積小、功能強、價格低的優(yōu)勢而得到日益廣泛的應(yīng)用,已成為工業(yè)自動化應(yīng)用的一種趨勢。
運動控制器技術(shù),是綜合應(yīng)用自動控制、計算機控制等相關(guān)技術(shù),對機械傳動裝置中電機的位置、速度進行實時的控制管理,使運動部件按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)完成相應(yīng)的動作。嵌入式結(jié)構(gòu)的運動控制器把計算機嵌入到運動控制器中,能夠獨立運行,它與計算機之間的通信采用了可靠的總線連接方式(采用針式連接器),更加適合工業(yè)應(yīng)用。
2系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計
嵌入式運動控制器主要包括兩個部分:嵌入式CPU主板和運動控制模塊[1][2][3][12]。運動控制模塊可采用固高科技有限公司的高性能運動控制板卡,在高性能運動模塊的基礎(chǔ)上,對嵌入式處理器部分有嚴(yán)格的要求,例如:對實時多任務(wù)有很強的支持能力,能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間;具有功能較強的存儲區(qū)保護功能;可擴展生長的處理器結(jié)構(gòu),能迅速地開發(fā)出滿足各種應(yīng)用性能的嵌入式微處理器;功耗很低等等。
圖1PC104模塊
可選的方案包括:1)基于單片機,適合于數(shù)據(jù)量小、速度較低、功能簡單的現(xiàn)場控制,無法勝任要求高速、高精度的運動控制器。2)基于ARM架構(gòu)或其他微控制器,優(yōu)勢在于簡單的設(shè)計和高效的指令集,但是目前對現(xiàn)有通用軟件的兼容性不理想,必須培訓(xùn)專門的軟件人員。3)PC104的X86架構(gòu),即X86體系結(jié)構(gòu)的CPU,主要是Intel公司的CPU,也包括AMD、威盛、ICOP(昭營科技)等公司與其兼容的CPU。通過PC104總線,連接X86架構(gòu)的PC機主板與運動控制板卡,組成嵌入式運動控制器。在非常成熟的運動控制板卡技術(shù)的基礎(chǔ)上,這種形式的嵌入式運動控制器實現(xiàn)簡單,開發(fā)時間較短。
因此選用了ICOP-6070嵌入式主板作為系統(tǒng)核心,具體接口見圖1。除了核心控制模塊外,就是運動控制模塊,它是具體動作的執(zhí)行者。嵌入式PC104主機板通過插件直接插裝在運動控制卡上,運控卡上有兩個DB62插座,連接到端子板上,再由端子板給出控制電機信號。由于運動控制器和計算機模塊之間分別采用插針式的連接,相互獨立,運動控制器和PC板都可以作為一個獨立的模塊,生產(chǎn)升級容易,維修方便,可靠性也相對較高。
圖2為嵌入式PC104主板和運動控制卡之間機械連接示意圖。
圖2核心模塊與運控模塊的連接示意圖
（立幟）
