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《重庆大学》 2010年
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基于ARM与PCL6045B的嵌入式运动控制器的设计

许忠燕  
【摘要】: 运动控制器是运动控制系统的核心部件。随着我国制造业的发展,市场上新设备的控制需求、传统设备技术升级和换代对运动控制器的市场需求越来越大。同时随着运动控制技术的不断进步,高性能、低成本、可靠性高的嵌入式运动控制器的发展成为市场的必然需求。 本文以三星公司的ARM微处理器S3C44B0X为主控制器,配合日本NPM公司的专用运动控制芯片PCL6045B,设计了一款嵌入式四轴运动控制器。PCL6045B具有强大灵活的控制模块,所有实时运动控制工作都可由它来处理,包括匀速和变速脉冲输出、加减速规划、直线或圆弧插补、原点及限位开关管理、编码器信号处理等。主控制器S3C44B0X只需向PCL6045B发出简单指令,即可实现各种复杂运动。这种方式开发的运动控制器不仅具有十分强大的运动控制功能,而且元件少,集成度高,可靠性好。 硬件基本电路模块主要包括电源电路模块、复位电路模块、时钟电路模块、RS232串口通信和以太网通信模块、JTAG调试模块、存储器模块、LCD显示模块、键盘模块以及运动控制芯片信号接口模块。通信模块包括RS232串口通信和以太网通信,实现运动控制器与上位机或其它外设的数据通信,主要用来接收上位机发送的加工程序。运动控制芯片信号接口模块是运动控制器与驱动器、反馈编码器、手轮、限位、急停、报警等现场输入输出信号的接口电路,所有I/O端口都使用光电耦合器进行隔离,实现内部电路与外部端口的完全电气隔离,提高了信号的抗干扰能力。 在系统软件方面,将嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到了硬件平台上,并在此基础上设计了外设驱动程序和相关的应用程序。设计应用程序时,利用μC/OS-Ⅱ的任务管理功能将系统要完成的功能划分成多个小任务,然后分别实现各个小任务。这样简化了软件的开发过程,系统易于维护,并且软件的开发周期短,可靠性高。 PCL6045B具有强大灵活的控制模块,按照一定的时序操作内部寄存器,实现各种复杂的运动控制功能。本系统将PCL6045B操作细节进行封装,设计了运动控制API函数库以供应用程序调用,从而实现运动控制功能。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

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