【正文】 ，并帶有128/256 k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲器。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。因此伺服電機的控制方式下面三類：：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話，(通常在有重力負載情況下產(chǎn)生)。對運動中的動態(tài)性能有比較高的要求時，需要實時對電機進行調(diào)整。而交流伺服電機則可以靠不同程度的不對稱運行來達到控制目的。一旦控制信號消失，氣隙磁場轉(zhuǎn)化為脈動磁場，它可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成，電機即按合成特性曲線運行。+旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相反，因而產(chǎn)生的合成力矩方向也相反，伺服電機將反轉(zhuǎn)。一個橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以看成是由兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場合成起來的?？梢园衙}動磁場看成兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場。交流伺服電機的工作原理和單相感應(yīng)電動機無本質(zhì)上的差異。定子上有兩個繞組，即勵磁繞組和控制繞組，兩個繞組在空間相差90176。當電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、2380V；當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：起動轉(zhuǎn)矩大；由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。在Internet 的各個環(huán)節(jié)中，從手持互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品，Intel XScale 都表現(xiàn)出了令人滿意的處理性能。XScale 微處理器架構(gòu)經(jīng)過專門設(shè)計， 工藝技術(shù)制造；具備低功耗特性，～。ARM9TDMI 處理器內(nèi)核采用ARM V4T架構(gòu)，增加了可用的存儲器寬度、指令存儲器接口以及數(shù)據(jù)存儲器接口，可以支持16位Thumb 指令集和32位ARM 指令，ARM9 作為高性能的32位RISC 處理器內(nèi)核，可以實現(xiàn)對指令和數(shù)據(jù)存儲器的同時訪問。ARM9 內(nèi)核處理器同樣支持32位和16位指令集，允許用戶在此兩種指令間切換。管理存儲器系統(tǒng)，如Abort 存儲器異常信號線。配置系統(tǒng)狀態(tài)，主要由BIGEND 信號線控制系統(tǒng)是大端模型還是小端模式?jīng)Q定。由總線使能信號線DBE 和APE 信號線組成，主要用來控制系統(tǒng)總線時序。由處理器模式信號線nM[4:0]組成，輸出信號為內(nèi)部狀態(tài)位的反向，表示處理器的操作模式。（2）ARM7功能結(jié)構(gòu)簡介根據(jù)ARM7的功能可以將其劃分為以下幾個部分。圖 ARM7TDMI 的指令流水線結(jié)構(gòu)ARM7TDMI 處理器有兩種操作狀態(tài)：a. ARM狀態(tài)：32位，按字排列的ARM指令集；b. Thumb狀態(tài)：16位，按半字排列的Thumb指令集。從而提高了微理器的效率，但需要更復雜的外部程序，也就是把在處理器層沒有完成的工作放到了上層進行，而處理器層減少的這些成本可以用在對物理器件速度的提高方面。RISC 結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻率最高的簡單指令，避免復雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋址方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等措施來達到上述目的。復雜指令系統(tǒng)計算機的CISC微處理器是臺式計算機系統(tǒng)的中心，其核心為運行指令的電路。馮 ARM硬件體系結(jié)構(gòu)（1）馮ARM SecurCore系列微處理器專為安全需要而設(shè)計，提供了完善的32 位RISC技術(shù)的安全解決方案，具有低功耗、高性能的特點以及對安全解決方案的支持，廣泛應(yīng)用于對安全性要求較高的應(yīng)用產(chǎn)品及應(yīng)用系統(tǒng)中，如電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和認證系統(tǒng)等領(lǐng)域。目前，ARM9系統(tǒng)微處理器主要有ARM920T、ARM922T、ARM940T等產(chǎn)品。自V5以后，ARM 公司提供Piccolo DSP 的芯核給芯片設(shè)計者，用于設(shè)計ARM＋DSP的SoC(System on Chip)結(jié)構(gòu)的芯片。具有以下幾個主要特點：、低功耗、低成本； Thumb(16位)和ARM(32位)雙指令集，能很好地兼容8/16位器件；，指令執(zhí)行速度快；；，執(zhí)行效率高；；。種種跡象表明，直線電機驅(qū)動在高速高精加工機床上的應(yīng)用已進入加速增長期。交流直線伺服電機也有感應(yīng)(異步)式和同步式兩大類，同步式(次級為永久磁鋼)由于效率高、推力密度大、可控性好等優(yōu)點，盡管其對隔磁防塵要求較高和裝配較困難，現(xiàn)在也已成為機床用直線電機的主流。電機直接驅(qū)動的優(yōu)點正好彌補滾珠絲杠傳動的不足，與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應(yīng)頻率達100Hz。 d. 無行程限制。例如，美國科爾摩根公司DDL永磁直線電機高速大于5m/s，低速1181。 與滾珠絲杠傳動相比，直線電機直接驅(qū)動的優(yōu)點是: a. 高剛度。當前使用滾珠絲杠驅(qū)動的高速加工機床最大移動速度90m/min。為了趕上高速加工技術(shù)發(fā)展的潮流，我國正在不斷加大對超高速加工關(guān)鍵功能部件—電主軸單元的研究力度。 高速主軸單元技術(shù)在一些工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)發(fā)展到較高水平，并被廣泛應(yīng)用于高速機床行業(yè)，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。m。所使用的主軸軸承主要是定時定量油氣潤滑的高精度陶瓷球角接觸球軸承，轉(zhuǎn)速不太高的機床也有采用脂潤滑的。主軸系統(tǒng)所用的位置編碼器分辨率也已達到360000p/r。 d. 冷卻裝置。所謂定量，就是通過一個叫定量閥的器件，精確地控制每次潤滑油的油量。 c. 油霧潤滑。關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動平衡。 電主軸的工作轉(zhuǎn)速極高，這對其結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和控制提出了非常嚴格的要求，并帶來了一系列技術(shù)難題，如主軸的散熱、動平衡、支承、潤滑及其控制等。 超高速加工是繼數(shù)控技術(shù)之后，使制造技術(shù)產(chǎn)生第二次革命性飛躍的一項高新技術(shù)。高速電主軸單元轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min(有的高達1105r/min)以上。通用型驅(qū)動器的出現(xiàn)，將大大降低機床用進給系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)的硬件成本。 CT公司在1996年推出了通用型驅(qū)動器系列產(chǎn)品。m轉(zhuǎn)動時也顯得平滑而無爬行。傳統(tǒng)的具有A、B(兩相信號的編碼器，由于它不能兼顧分辨率和高速度，且信號線太多，從而影響了高精度、高速度的伺服系統(tǒng)的實現(xiàn)。普遍采用的霍爾傳感器具有小于1181。采用滑模變結(jié)構(gòu)控制可增強電動機控制系統(tǒng)的魯棒性。由于電力電子技術(shù)及控制理論、微處理器等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，軟件運算及處理能力的提高，采用高速微處理器和專用數(shù)字信號處理器(DSPDigital Signal Processor)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)出現(xiàn)后，使系統(tǒng)的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。交流伺服系統(tǒng)采用交流伺服電機作為驅(qū)動器件，可以和直流伺服電機一樣構(gòu)成高精度、高性能的半閉環(huán)或全閉環(huán)控制系統(tǒng)，由于交流伺服電機內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。從70年代末，數(shù)控機床逐漸采用異步電機為主軸驅(qū)動電機。其主要缺點是直流伺服電機內(nèi)部有機械換向裝置，碳刷易磨損，維修工作量大，運行時易起火花，給電機的轉(zhuǎn)速和功率的提高帶來較大的困難。 (2) 半閉環(huán)和閉環(huán)位置控制系統(tǒng)采用直流伺服電機或交流伺服電機作為驅(qū)動部件，可以采用內(nèi)裝于電機內(nèi)的脈沖編碼器，無刷旋轉(zhuǎn)變壓器或測速發(fā)電機作為位置/速度檢測器件來構(gòu)成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，也可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應(yīng)同步器作為位置檢測器件，來構(gòu)成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。 伺服電機控制技術(shù)發(fā)展概況 現(xiàn)代電機控制理論發(fā)展使機床數(shù)控伺服系統(tǒng)實現(xiàn)交流化、數(shù)字化、智能化機床數(shù)控系統(tǒng)中，常用的伺服電機和控制系統(tǒng)有: (1) 開環(huán)控制系統(tǒng)采用步進電機作為驅(qū)動器件，無須位置和速度檢測器件，也沒有反饋電路，控制電路簡單，價格低廉。有了這樣一個大的創(chuàng)新平臺，中國企業(yè)足以更快的速度應(yīng)用技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)出更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品。由于投資和風險巨大、缺少自主的核心技術(shù),雖然在中低端微處理器方面有了一定進展,但在設(shè)計和制造高性能處理器芯片方面一直是我國業(yè)的“芯病’痛,要達到當代處理器的國際先進水平,還難以在短期內(nèi)有大的突破。正是這樣一部完全由“中國設(shè)計”并且“中國制造”的手機，具有卡拉OK、MPMPEG攝像、USB等多種功能。這其中的一個主要原因是缺乏創(chuàng)新。StrongARM系列：StrongARM 處理器將Intel處理器技術(shù)和ARM體系結(jié)構(gòu)融為一體，致力于為手提式通信和消費電子類設(shè)備提供理想的解決方案。RM10系列：包括ARM1020E和ARM1020E微處理器核。ARM9系列：包括ARM9TDMI、ARM92OT和帶有高速緩存處理器宏單元的ARM940T。ARM6及更早的系列已經(jīng)罕見了，ARM7以后的核也不是都獲得廣泛應(yīng)用。在ARM的客戶名單中，全是業(yè)界耳熟能詳?shù)拿郑河⑻貭?、三星、德州儀器、摩托羅拉和美國國家半導體等，幾乎涵蓋了所有芯片廠商。在以后的幾年中，ARM憑借高超的技術(shù)和相對低廉的授權(quán)方式，贏得了不少客戶的青睞，這其中包括大名鼎鼎的夏普、GEC Plessey、德州儀器和Cirrus Logic等廠商。正是采用共生共存的合作方式，ARM為客戶創(chuàng)造利潤的同時，也為自己覓得了商機。這兩項專利技術(shù)收入分別占公司總收入的40%和30%。（ARM體系結(jié)構(gòu)目前被公認為是業(yè)界領(lǐng)先的32位嵌入式RISC微處理器結(jié)構(gòu)ARM體系結(jié)構(gòu)為滿足ARM合作者以及設(shè)計領(lǐng)域的一般需求正穩(wěn)步發(fā)展?？梢哉f，ARM不僅僅代表一個公司，代表了一類微處理器，代表了一種技術(shù)，還代表了一種新型的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。嵌入式系統(tǒng)所用的計算機是嵌入到被控對象中的專用微處理器，但是功能比通用計算機專門化，具有通用計算機所不能具備的針對某個方面特別設(shè)計的、合適的運算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計算機系統(tǒng)。ARM技術(shù)日益成熟和不斷發(fā)展，正在逐步滲入到我們生活的各個方面。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化程度的逐漸提高，交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用已成為工業(yè)控制的主流，并且在當代工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)中占有相當重要地位。LPC2214ARM微控制器是PHILIPS公司生產(chǎn)的基于ARM7TDMIS核的芯片，特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和POS機。雖然利用ARM只控制電機略顯奢華,但是對于多信息的受對象而言,ARM的優(yōu)點將凸現(xiàn)無疑。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)是近年來逐漸發(fā)展起來的面向控制、監(jiān)視的實時系統(tǒng)，它的特點是采用高速處理器，體積小，集成度高，運算速度快，存儲器容量大，功耗低，支持多種網(wǎng)絡(luò)接口。可以對電機的轉(zhuǎn)速位移進行智能化，精確化控制。該控制系統(tǒng)采用PHILIPS LPC2114芯片作為控制核心，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換控制伺服電機驅(qū)動器，從而控制伺服電機的轉(zhuǎn)速。 畢業(yè)論文題 目: 基于ARM的伺服電機控制器設(shè)計 III摘 要運動控制技術(shù)能夠快速發(fā)展得益于計算機、高速數(shù)字處理器、自動控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。本文介紹了基于ARM伺服電機控制器的設(shè)計。本文實現(xiàn)運動控制技術(shù)對高速、高精度的追求目標，設(shè)計并實現(xiàn)以微處理器為核心的控制器，改變了傳統(tǒng)單片機運算能力和控制功能不足的現(xiàn)狀和弱點。一些基于ARM7TDMI內(nèi)核的微控制器都可支持DSP運算并能夠達到較高的運算指標，節(jié)約成本并降低系統(tǒng)的復雜性，使其在變頻系統(tǒng)中有著良好的發(fā)展前景。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。本設(shè)計采用嵌入式微處理器ARM,將控制板、電源和被控制設(shè)備集成于一體,形成嵌入式一體化工業(yè)控制機。一些基于ARM7TDMI內(nèi)核的微控制器都可支持DSP運算并能夠達到較高的運算指標，節(jié)約成本并降低系統(tǒng)的復雜性，使其在變頻系統(tǒng)中有著良好的發(fā)展前景。當脈沖當量和進給速度都要求太高時，傳統(tǒng)的步進電機或直流伺服電機將面臨一系列問題，且實現(xiàn)起來難度大，成本較高。ARM 是目前公認的業(yè)界領(lǐng)先的32位嵌入式RISC(精簡指令計算機)微處理器。嵌入式系統(tǒng)的定義是：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可剪裁，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。目前，共有3O家半導體公司與ARM簽訂了硬件技術(shù)使用許可協(xié)議，其中包括Intel、IBM、LG半導體、NEC、SONY、PHILIPS和國家半導體這樣的大公司。由于所有產(chǎn)品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運行。目前ARM的收入來源已經(jīng)實現(xiàn)了多元化：首先是專利授權(quán)費用，這是客戶采用ARM專利時一次性付給ARM的費用；其次是按照一定比例收取客戶產(chǎn)品的專利使用費，即客戶每賣出一片芯片，就收取同等比例的費用。這表明，ARM不僅僅自己發(fā)家致富，也為合作伙伴帶來了財運。由于ARM只有技術(shù)，缺乏資金來購買昂貴的芯片制造、封裝和測試設(shè)備，因此ARM授權(quán)伙伴公司VLSI Technology生產(chǎn)，并提供必要的技術(shù)支持，這種合作方式的初步成功也為今后ARM的發(fā)展模式奠定了基礎(chǔ)。據(jù)Dataquest的最新報告顯示，2002年ARM公司再次成為排名第一的IP提供商，其市場份額高出排名第二Rambus公司約一倍左右。目前最新的系列已經(jīng)是ARM11了。該系列廣泛應(yīng)用于多媒體和嵌入式設(shè)備，包括Internet設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備以及移動電話、PDA等無線設(shè)備。該系列強化了數(shù)字信號處理功能，可應(yīng)用于需要DSP與微控制器結(jié)合使用的情況，將Thumb技術(shù)和DSP都擴展到ARM指令集中，并具有Embedded ICER