一直以來，嵌入式四軸運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)砬度胧剿妮S運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。

一、S3C2440

S3C2440是一款基于ARM920T的16/32位RISC嵌入式處理器，由韓國(guó)三星公司生產(chǎn)。這款處理器非常流行，主要用于嵌入式系統(tǒng)。S3C2440的頻率為400MHz，其核心ARM920T由ARM9TDMI、存儲(chǔ)管理單元（MMU）和高速緩存三部分組成。MMU能夠管理虛擬內(nèi)存，而高速緩存則由獨(dú)立的16KB地址和16KB數(shù)據(jù)高速Cache組成。此外，ARM920T還擁有兩個(gè)內(nèi)部協(xié)處理器，分別是CP14（用于調(diào)試控制）和CP15（用于存儲(chǔ)系統(tǒng)控制和測(cè)試控制）。

S3C2440處理器滿足了小型手持設(shè)備和普通應(yīng)用要求的低功耗和高性能需求，是一種實(shí)用的小型芯片微控制器。它提供了非常豐富的內(nèi)部設(shè)備，支持JTAG仿真器調(diào)試，并具備16KB的指令緩存和數(shù)據(jù)緩存。S3C2440還支持包括微軟Windows CE、Palm OS、Symbian和Linux在內(nèi)的幾種主要操作系統(tǒng)，具有內(nèi)置的NAND閃存引導(dǎo)加載器。該處理器采用先進(jìn)微控制器總線架構(gòu)（AMBA）開發(fā)，使用0.13μm的CMOS工藝技術(shù)和存儲(chǔ)器編譯器制造。S3C2440提供了多種接口和功能，如照相機(jī)接口、支持TFT及STN液晶顯示器的功能、SD/MMC/SDIO卡插槽、USB主機(jī)和設(shè)備接口以及觸摸屏接口等，從而向終端用戶提供附加價(jià)值。

二、基于S3C2440和專用DSP的嵌入式四軸運(yùn)動(dòng)控制器的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)中，以S3C2440處理器為主控，PCL6045BL運(yùn)動(dòng)控制芯片為從CPU，構(gòu)建的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)如下圖所示。

S3C2440是一款16/32位ARM920T RISC處理器，它實(shí)現(xiàn)了MMU、AMBA總線和獨(dú)立的16 KB指令和16 KB數(shù)據(jù)哈佛結(jié)構(gòu)的緩存，每個(gè)緩存均為8個(gè)字長(zhǎng)度的流水線。S3C2440提供全面的、通用的片上外設(shè)，不需要配置額外的部件。PCL6045BL運(yùn)動(dòng)控制芯片，由NPM公司生產(chǎn)，是一種通過總線接收CPU命令、并產(chǎn)生脈沖控制步進(jìn)電機(jī)或脈沖驅(qū)動(dòng)型伺服電機(jī)的CMOS大規(guī)模集成芯片，可提供多種輸出運(yùn)動(dòng)控制功能，包括連續(xù)、定長(zhǎng)、回原點(diǎn)等輸出方式。PCL6045BL可以實(shí)現(xiàn)2~4軸線性插補(bǔ)及任意兩軸圓弧插補(bǔ)。在這種主從結(jié)構(gòu)框架基礎(chǔ)上，主CPU S3C2440主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、人機(jī)界面的顯示、網(wǎng)絡(luò)通信等管理工作。從CPU PCL6045BL輸出的脈沖發(fā)送給4個(gè)軸的伺服驅(qū)動(dòng)器。S3C2440只需要通過發(fā)送簡(jiǎn)單的指令給PCL6045BL，便可實(shí)現(xiàn)各種控制功能。

2、ARM 與PCL6045BL的連接

PCL6045 BL與ARM的通信是通過讀寫I/O總線上的幾個(gè)地址來進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)的傳輸。PCL6045BL每個(gè)軸的內(nèi)部寄存器地址由A0、A1 和A2地址線輸人決定，其控制地址范圍由輸入端子A3和A4進(jìn)行選擇。因此在這種主從結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，ARM與PCL6045BL的連接如下圖所示。

3、I/O接口電路

嵌入式四軸運(yùn)動(dòng)控制器與伺服電機(jī)之間是通過I/O接口電路進(jìn)行連接的。I/O接口電路主要任務(wù)是完成輸入信號(hào)的光電隔離以及對(duì)輸出脈沖的驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)中采用光電耦合器將PCL6045BL芯片與后面的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及其他控制反饋等線路隔離。由于光耦合器輸入輸出問互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。將PCL6045BL的輸出信號(hào)（如CP、CW等）和輸入信號(hào)（如報(bào)警、限位等）都使用光耦器件與PCL6045BL隔離，這樣能有效地防止干擾信號(hào)進(jìn)入主芯片損壞PCL6045BL。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)嵌入式四軸運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)的內(nèi)容，希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。