【正文】 E2PROM 的配置 ....................................................................................... 40 PCIDSP 通訊電路 ................................................................................... 41 USB 總線與 DSP 通訊電路設(shè)計(jì) .................................................................... 43 USB 接口芯片選擇 .................................................................................. 43 ISP1581 的特性 ....................................................................................... 43 ISP1581 的引腳介紹 ............................................................................... 44 ISP1581 相關(guān)寄存器簡(jiǎn)介 ....................................................................... 45 USBDSP 通訊電路設(shè)計(jì) ......................................................................... 47 本章小結(jié) ......................................................................................................... 48 第 5 章 運(yùn)動(dòng)控制器硬件電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 49 DSP 輔助電路 .................................................................................................. 49 JTAG 測(cè)試接口電路 ................................................................................ 49 供電電路 .................................................................................................. 50 時(shí)鐘電路 .................................................................................................. 50 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 ............................................................................................. 51 基于 PCI 和 USB 總線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā) 控制電壓轉(zhuǎn)換電路 ......................................................................................... 51 CPLD 處理電路 ............................................................................................... 52 地址譯碼 .................................................................................................. 53 正交編碼脈沖處理及計(jì)數(shù) ...................................................................... 53 中斷邏輯 .................................................................................................. 56 接口卡電路分析 ............................................................................................. 56 差分信號(hào)處理電路 .................................................................................. 56 輸入輸出信號(hào)處理電路 .......................................................................... 57 運(yùn)動(dòng)控制器硬件開放性的實(shí)現(xiàn) ..................................................................... 59 本章小結(jié) ......................................................................................................... 59 第 6 章 運(yùn)動(dòng)控制器軟件開發(fā)及調(diào)試 ...................................................................... 60 控制器軟件 開發(fā)概述 ..................................................................................... 60 DSP 底層程序開發(fā) .......................................................................................... 60 USB 控制器的固件（ Firmware）編程 ................................................... 61 DSP 核心程序 ........................................................................................... 64 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā) ......................................................................................... 69 動(dòng)態(tài)鏈接庫函數(shù)開發(fā) ..................................................................................... 70 動(dòng)態(tài)鏈接庫函數(shù)及其優(yōu)點(diǎn) ...................................................................... 70 動(dòng)態(tài)鏈接庫的設(shè)計(jì) .................................................................................. 71 用 DLL 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器的開放式功能 ................................................ 72 測(cè)試軟件開發(fā) ................................................................................................. 73 本章小結(jié) ......................................................................................................... 76 結(jié)論 ............................................................................................................................ 77 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 78 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 ................................................................................ 81 致謝 ............................................................................................................................ 82 基于 PCI 和 USB 總線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā) 1 第 1章 緒論 開放式運(yùn)動(dòng)控制 技術(shù)概述 開放 式 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控 （ NC） 或計(jì)算機(jī)數(shù)控 （ CNC） 系統(tǒng)作為制造形狀復(fù)雜 、 高質(zhì)量 、 高精度產(chǎn)品所必備的基礎(chǔ)設(shè)備 ， 已成為當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分 。 CNC 系統(tǒng)的功能 和 規(guī)?？梢造`活設(shè)置 、 方便修改 ， 既可增加硬件或軟件構(gòu)成功能更強(qiáng)的系統(tǒng) ， 也可以裁減其功能以適應(yīng)低端應(yīng)用 。 以 803 8088 等通用微處理器為核心器件， 外加存儲(chǔ)器、編碼器信號(hào)處理電路及 D/A 轉(zhuǎn)換電路等組成控制系統(tǒng)。 這些 運(yùn) 動(dòng)控制 器 的 特點(diǎn)是： 1． 均 以 PC 機(jī) 為基礎(chǔ)， 具有 ISA 總線、 PCI 局部總線通訊功能； 2． 控制器 均 可在 Windows 平臺(tái)下工作，可使用 VB、 VC++、 Delphi 等高級(jí)語言進(jìn)行編程 控制 ； 3． 通過采用特殊的中斷方式，一般都具有很好的實(shí)時(shí)性，并具有Windows 系統(tǒng)的多任務(wù)性； 4． 均為多軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能； 5． 均可進(jìn)行位置及速度控制，在啟動(dòng)和停止階段具有加速度控制，使系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征； 6． 可對(duì)交、直流伺服電機(jī)及液壓伺服馬達(dá)進(jìn)行控制。其主要特點(diǎn)為：可編程伺服采樣周期，最小插補(bǔ)周期為 200 微秒，單軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)最小控制周期為 25 微秒；支持單軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、速度控制、電子齒輪等運(yùn)動(dòng)方式；可編程梯形曲線規(guī)劃和 S 曲線規(guī)劃，在線刷新運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)；所有計(jì)算參數(shù)和軌跡規(guī)劃參數(shù)均為 32 位，具有連續(xù)插補(bǔ)功能；提供 4K 底層循環(huán)程序緩沖區(qū)存儲(chǔ)用戶運(yùn)動(dòng)信息；支持外部輸入中斷、事件中斷（包括位置信息、特殊運(yùn)動(dòng)事件等）以及時(shí)間中斷；具有 PID（比例 積分 微分）數(shù)字濾波器，帶速度和加速度前饋，帶積分限值、偏差補(bǔ)償和低通濾波器 ；硬件捕獲原點(diǎn)開關(guān)和編碼器 Index 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度機(jī)器原點(diǎn)位置鎖存 [7]。 PC 機(jī)的 CPU 利用其豐富的軟、硬件資源，可以專注于人機(jī)界面、輸入輸出、預(yù)處理，發(fā)送指令，故障診斷等功能；插補(bǔ)、補(bǔ)償處理、速度控制、位置控制則由掛接在 PCI 或 USB 總線上的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的微處理器來實(shí)現(xiàn)，而無需占用 PC 機(jī)的資源?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床及機(jī)器人絕大多數(shù)具有兩個(gè)坐標(biāo)或兩個(gè)坐標(biāo)以上聯(lián)動(dòng)的功能，如 6 軸（或自由度、維）控制的機(jī)械手，其運(yùn)動(dòng)可以給定在空間的任意方向。其接口電路如圖 21 所示。 轉(zhuǎn)矩控制模式（ Pr02=2） 通過外加－ 10V～＋ 10V 的電壓，即可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 ， 與 速度控制相似。 速度和加速度前饋的引入大大減小了系統(tǒng)的跟隨誤差。若插補(bǔ) 周期 為T ， 指令進(jìn)給速度為 )(itf ， 則 TtfL ii )(?? 。 211 ??? ??? iiii uuuu （ 28） 2． 將預(yù)估參數(shù) 1??iu 代入曲線方程求 得 預(yù)估插補(bǔ)點(diǎn)，并根據(jù)公式 （ 29） 計(jì)算預(yù)估插補(bǔ)步長(zhǎng)： 212121111 )?()?()?()]?(),?(),?([ iiiiiiiiiii zzyyxxPuzuyuxPL ????????? ??????? （ 29） 3． 設(shè)允許輪廓誤差為 h? ，參數(shù)預(yù)估插補(bǔ)弓高誤差為 h?? ，計(jì)算滿足誤差控制條件的 最大 插補(bǔ)步長(zhǎng) [11]： 基于 PCI 和 USB 總線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā) 16 ii / ?? ????? LL hh ?? 。此外 ,針對(duì)插補(bǔ)的進(jìn)給速度偏差主要來源于以弧長(zhǎng)速度代替弦長(zhǎng)速度 ，