【正文】 16位存儲器寫周期， 8/16 位 I/O 讀周期， 8/16 位 I/O 寫周期，中斷響應(yīng)周期， DMA 周期，存儲器刷新周期和總線仲裁周期。 ISA 總線就是 IBM PC／ AT 機(jī)的系統(tǒng)總線，所以也稱 IBM AT 總線，后被推薦為 IEEE P996 標(biāo)準(zhǔn)。 ISA總線的前 62 引腳的信號分布與功能基本同 IBM PC 總線，僅有兩處改動。該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)寬度為 16 位，工作頻率為 8MHz，數(shù)據(jù)傳輸率最高為 8MHz。 數(shù)據(jù)總線用的驅(qū)動器必須具有雙向性，地址總線用的只單方向即可。在控制端 G 有效的情況下，由 DIR 端控制驅(qū)動方向， DIR=l 時，方向 A 到 B(允許輸出 )， DIR=0 時，方向 B 到 A(輸入 允許 )。譯碼電路的核心器件采用一片集成譯碼器 74Lsl38。它們的可用地 址選擇范圍如表 3— 1所示。但是由于在 wi r132多任務(wù)搶占式工作方式下，應(yīng)用程序不能完全占有 CPLJ，因此， wirldows環(huán)境下軟件定時不準(zhǔn)確。 3． 5 使能報警 I／ 0 電路 使能報警 I／ O主要任務(wù)就是完成電機(jī)的控制與狀態(tài)的檢測，這些功能由特殊的電機(jī)控制 I／ O 部件實現(xiàn)。通過使能控制電路可 以接通和關(guān)斷至伺服驅(qū)動器的模擬量輸出，從而在緊急情況出現(xiàn)時停止電動機(jī)的運行。 (2)可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。脈沖 接收電路主要由帶有 3 個輸出通道的單片四路線性接收器 75175 構(gòu)成，能滿足RS423， RS485 等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 此外，從圖 32 也可以看出，真正實現(xiàn)四倍頻， M1， M2， M3 和 M4 還需要“或”起來，這將由鑒向電路完成。 表 32 雙“四選一”線路真值表 數(shù)據(jù)選擇 數(shù)據(jù)選擇 輸出 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 16 ENA ENB Y 0 0 Y=C0 0 1 Y=C1 1 0 Y=C2 1 1 Y=C3 如果我們用 lY表示正向脈沖輸出端， 2Y表示反向脈沖輸出端，根據(jù)“四選一”線路的真值表，可以畫出方波 A 滯后于 B(即電機(jī)正向旋轉(zhuǎn) )和 A 超前于 B(即電機(jī)反向旋轉(zhuǎn) )時的波形圖如圖 34 所示。 8254 包含三個獨立的 16 位計數(shù)器。計算機(jī)將實際位置與反饋位置做減法運算，此位置誤差經(jīng)數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 經(jīng) D／ A轉(zhuǎn)換為直流電壓送到伺服電動機(jī)的控制輸入端，驅(qū)動電A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 4A7 4L S 2 21A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 4A7 4L S 2 21A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 5A7 4L S 2 21A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 5A7 4L S 2 21I0 A6I1 A51 2A41 3A3EA1ZA7I0 B10I1 B11I2 B12I2 C13EB15ZB9S014S12U 2 67 4L S 1 531 ,2 E N41AA21BA12AB62BB71Y32Y5U 2 3A7 51 7 51 ,2 E N41AA21BA12AB62BB71Y32Y5U 2 3B7 51 7 5R 1 5R 1 6+ 5V零點檢測電路R 1 7+ 5VC2C3R 1 9R 1 8 R 2 0C4+ 5VC5R 2 1+5U 1 0C L K 1U 1 0C L K 2M4M2零點檢測電路長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 18 動機(jī)旋轉(zhuǎn)到指定的位置。因此，在電路中加了鎖存器74LS273。 Y3 與 IOW 經(jīng)過或運算接到鎖存器 74L8273 的時鐘端。另外，由于存在零點偏移、非線性誤差及溫度漂移等原因，為了得到一定精度的 D／ A轉(zhuǎn)換結(jié)果，外接了調(diào)零 和調(diào)滿刻度電位器。其中， T／ C0 是系統(tǒng)時鐘定時器， INT 1CH 中斷每秒發(fā)生 次，中斷周期約 55ms。計算公式為： 分頻數(shù) = 1000000 (51) 如果修改了 T／ C0 的預(yù)置計數(shù)器值，即改變了時鐘中斷的中斷頻率，這樣勢必影響到 Windows 本身的時鐘及其部分功能 (如鼠標(biāo)的雙擊功能等 )。 Windows 多媒體定時器是 Window 系統(tǒng)的 32 位應(yīng)用接口 (API)程序提供的多媒體定時服務(wù)。其中TIME— PERIOD 表示事件每 uDelay 毫秒發(fā)生一次。由于 Windows 是一多任務(wù)的系統(tǒng)，它的 CPU 時間是根據(jù) 20ms的時間片在各個線程間分配的。所以在實際應(yīng)用中，也可采用外界專門的硬件時鐘電路來獲取可靠的時間觸發(fā)信號，將外界的定時觸發(fā)作為一個硬件中斷，采用中斷的方式來進(jìn)行實時系統(tǒng)中各種任務(wù)的處理。 4． 2 通過對系統(tǒng) CMOS／實時時鐘 (RTC)編程實現(xiàn)高精度定時 4． 2． 1 系統(tǒng) CMOS／實時時鐘簡介 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 22 圖 41 實時鐘工作原理示意 從 AT 機(jī)開始， PC 機(jī)中配置了 RT／ CMOS RAM 芯片，該芯片裝有后備電池，在 PC機(jī)斷電后，該芯片仍能繼續(xù)工作。其功能包括不揮發(fā)日歷時鐘、報警器、 100 年日歷、可編程中斷、方波發(fā)生器和 50 字節(jié)不揮發(fā)的 SRAM。系統(tǒng) CMOS 的內(nèi)部寄存器有四個： A主要控制計時的基頻和輸出頻率； B控制 RTC 的工作方式； C 是一系列的標(biāo)志，它反映了芯片向 CPU 的申請中斷的情況，在讀出此寄存器的內(nèi)容之后，該寄存器將自動清零； D 是 RAM 有效位的標(biāo)記寄存器；要控制和接管實時鐘，必須了解保存在 CMOS RAM 中的和實時鐘有關(guān)的狀態(tài)寄存器 A、狀態(tài)寄存器 B 中相關(guān)位的含義： (1)狀態(tài)寄存器 A 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 23 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0 UIP：周期更新標(biāo)志 DV2～ DV0：選擇 22 級分頻器的輸 入基準(zhǔn)頻率，系統(tǒng)初始化為 010，即 32768Hz。 表 51 周期中斷及輸出方波頻率選擇 RS3～ RS0值 1 2 6 7 8 9 中斷頻率/HZ 256 128 1024 512 256 128 RS3～ RS0值 10 11 12 13 14 15 中斷頻率/HZ 64 32 16 8 4 2 對 RTC 編程的實現(xiàn) 在 windows 系統(tǒng)中，是通過 VxD 來管理硬件設(shè)備或已安裝軟件等系統(tǒng)資源的。 VxD 在與 windows 的鏈接工作中處理中斷，并在不影響其它應(yīng)用程序執(zhí)行的情況下為特定的應(yīng)用程序執(zhí)行 I／ O操作。下面是對 RTC 的編程和對 IRQ8 的截獲，其部分代碼如下： define MY_IRQ 8 class MyHwInt ： public VHardwareInt { public： MyHwInt ()： VHardwareInt(MY_IRQ,0,0,0){} virtual VOID OnHardwareInt(VMHANDLE)。 VirtualDWORDOnW32DeViceIoControl(PIOCTLPARAMSpDIoCParams)。 ／／中斷處理 VWIN32_QueueUserApc(CallBackApc， (DWORD)＆ e， TheThread)。 _outp(0x70， 0x0a)。 ／／中斷頻率為 128Hz _outp(0x70， 0xb)。 PMylRQphysicalUnmask()。 return TRUE： ) 4． 3 中斷時間的測試 為了確定 vxD 的運行性能，在程序中獲取時間值是必要的。 Debug Monitor 是 NuMega VtoolsD 提供的開發(fā)工具之一，它可用來觀察長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 26 VxD 和 WDM 在 debug 狀態(tài)下的輸出流， Debug Monitor 有兩個輸出通道 Monitor 和Default。如圖 42 Debug Monitor 所顯示的內(nèi)容。 PID 控制器早在 30 年代末期就已出現(xiàn)。與此同時還涌現(xiàn)出了許多新型 P 工 D 控制算法和控制方式。 圖 51 常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖 PID 控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值 r(t)與實際輸出值 c(t)構(gòu)成控制偏差 e(t)=r(t)c(t) (61) 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 28 將偏差的比例 (P)、積分 (I)和微分 (D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制，故稱 PID 控制器。 3． 微分環(huán)節(jié) 能反映偏差信號的變化趨勢 (變化速率 )，并能在偏差信號值變得 太大之前，在系統(tǒng)中引入一個早期的修正信號，從而加快 系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。通過對比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)的適當(dāng)調(diào)整，可以達(dá)到良好的控制效果。 正是由于 PID 控制具有上述許多優(yōu)點，使得它仍然是在電氣傳動和過程控制中應(yīng)最廣 泛的基本控制方式，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。 這種位置控制器工作流程是這樣的：計數(shù)器 8254 由兩個計數(shù)通道接收光電編碼器反饋回來的脈沖信號， 將兩個計數(shù)通道的計數(shù)值相減作為反饋值，給定值減去反饋值，其差值通過數(shù)字。其主要性能指標(biāo)為： 1．額定轉(zhuǎn)矩 Mn=3． 57Nm 2．最大轉(zhuǎn)速 nN3000r/min 3．額定功率 P=0． 75KW 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制 29 4．光電編碼器分辨率為 pf=2500 脈沖 /rad，四倍頻。 (4)PID 控制魯棒性較強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對控制對象特性的變化不十分敏感。這是因為PID 控制具有如下優(yōu)點： (1)PID 控制原理簡單，使用方便，并且已經(jīng)形成了一套完整的參數(shù)設(shè)計和參數(shù)整定方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。 2．積分環(huán)節(jié) 主要用于消除靜差，提高 系統(tǒng)的無差度。 常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 5l 所示。經(jīng)過 50 多年來的不斷更新?lián)Q代， PID 控制得到了長足的發(fā)展。除了中斷服務(wù)響應(yīng)時間，應(yīng)用程序與 VxD 通信耗費時間，以及應(yīng)用程序讀寫操作耗費時間，通過 debt． 1g Monitor 測得定時精度平均為 6 μ s，可以滿足高精度的電機(jī)控制，證明借助于 VxD在 windows 環(huán)境下實現(xiàn)實時控制是可行的。 Default 輸出的是 VxD 在 debug 狀態(tài)下的輸出流。因此測試中斷時間就顯得尤為重要。 _outp(0x71， b)。 _outp(0x70， 0xb)。 _outp(0x70， 0x0a)。 ／／通知 VPICD 中斷結(jié)束 ) BOOL ClockDevice：： OnSysDynamicDeviceInit() { pMyIRQ=new MyHwInt ()。 VOID MyHwInt：： OnHardwareInt(VMHANDLE hVM) { _outp(0x70， 0xc)。 class ClockDevice ： public VDevice { public： virtual BOOL OnSysDynamicDeviceInit ()。 VxD 可以包含必須在相應(yīng)設(shè)備上執(zhí)行的設(shè)備相關(guān)代碼，也可以依靠其它軟件去執(zhí)行這些對設(shè)備的操作。 VxD可以隨 VMM 一起靜態(tài)加載或卸載。