基于ＡＲＭ与ＤＳＰ的嵌入式运动控制器设计|嵌入式运动控制器创新点

　　摘要：设计了一种基于ARM微处理器S3C2410和DSP专业运动控制芯片MCX314As的嵌入式运动控制器。它可广泛的应用于数控机床、机器人等工业控制领域。该嵌入式运动控制器具有低功耗、高性能、低价位等特点。

　　关键词：微处理器；运动控制芯片；工业控制

　　引言

　　运动控制系统广泛地应用于工业控制领域，而嵌入式技术在工业控制领域的应用还不太成熟，近年来，工业控制对运动控制系统的要求越来越高，为了满足新一代运动控制系统的各项性能要求，嵌入式运动控制器应运而生。基于ARM与DSP运动控制芯片相结合的新一代运动控制系统，充分发挥ARM微控制器与专业运动控制芯片MCX314As的各自特点，可方便的构成高性能的嵌入式运动控制系统。

　　运动控制芯片MCX314As

　　MCX314As是日本NOVA电子有限公司的DSP运动控制专用芯片，它是控制4轴的脉冲序列输出驱动伺服电机、步进电机的运动控制芯片，可用于工业自动化设备、工业机器人、测量设备、办公设备和家用电器等。可以进行各轴独立的定位控制、速度控制，另一方面亦可在4轴中任意的选择2轴或是3轴来进行圆弧、直线、位模式插补。输出脉冲频率高达4MHz，误差低于±0.5最小插补单元，倍率1～500。每轴都有伺服反馈输入端、4个输入点和8个输出点，能独立地设置为恒速、线性、非对称S曲线加／减控制、非对称梯形加／减控制，并有2个32位的逻辑、实际位置计数器和状态比较寄存器，实现位置的闭环控制。

　　MCX314As运 ……此处隐藏2138个字…… 。在加工过程中一旦出现中断，首先读取各寄存器数据进行保存，等待恢复加工后再读写出来。整个数据库文件输出结束后，保存运行系统完成后的数据信息和系统所处的状态信息，以备下个零件加工，由此加工结束。

　　运动控制器在XY两轴数控伺服工作台中的应用

　　XY两轴工作台是采用滚珠丝杆和滚动导轨传动的十字工作台(X、Y两轴垂直)。X、Y两轴两端各有1个限位开关。采用松下交流伺服电机(型号MSMA022AIC，功率200W，额定转速3000r／min，额定转矩0.64Nm)驱动工作台运动，电机驱动器采用松下伺服驱动器MSDA023AIA。采用光电编码器作为位置反馈器件(伺服电机同轴安装11线2500P／r增量编码器)。

　　图2是该平台的X轴驱动原理图，Y轴驱动与X轴驱动电路相同。图中M为伺服电机，EC是编码器。将伺服驱动器的“控制模式”设置为“位置控制”，把指令脉冲设置为CW／CCW方式。S3C2410按流程图操作MCX314As，设置相应的运动参数，写入功能命令，即可完成对平台的运动轨迹控制。

　　结语

　　运动控制系统在工业控制中的应用比较广泛，MCX314As是高集成度的运动控制专用芯片能实现四轴三联动的位置、速度、加速度控制和直线、圆弧、位元3种模式的连续插补和位置闭环控制。而ARM处理器具有强大的32位RISC性能，体积小、功耗低。用ARM与专业运动控制芯片设计运动控制器能大大减轻研发任务，加快研发速度，可以在较短时间内得到控制性能优异的嵌入式运动控制系统。