[发明专利]一种基于浮点DSP的伺服运动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于浮点DSP的伺服运动控制装置，主要用于惯性器件测试使用的转台系统角运动控制领域，以实现角位置、角速率、角振动等各种运动形式的控制。

背景技术

伺服电机的输入输出包括对电机的位置反馈信息的获取和控制量的输出。目前电机的反馈类型主要集中为正交脉冲量反馈的编码器方式，而对电机的伺服控制中一般采用针对电机控制专用的定点DSP芯片作为控制器的CPU，这类DSP的外设相当丰富，包括了数字编码器的接口和PWM接口，也有一些A/D、D/A接口，对于一般的场合的电机控制应用较为方便。但是对于高精度和要求进行负载运算的电机控制系统，若使用基于定点DSP作为CPU单元，在进行浮点规律的运算时很不方便，且容易造成运算数据的定长截止，从而产生误差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种基于浮点DSP的伺服电机控制装置，用于实现对伺服电机或步进电机的高精度运动控制。

本发明的技术解决方案是：一种基于浮点DSP的伺服运动控制装置，包括DSP单元电路、DSP电源电路、程序存储器电路、双口RAM电路、PC104总线接口电路、板选控制电路、正交计数器电路、I/O口扩展电路、伺服接口电路和串口控制电路；

DSP电源电路为DSP单元电路提供3.3V和1.8V两路电源，为PC104总线接口电路提供5V电源；

DSP单元电路，通过地址总线和数据总线与程序存储器电路、双口RAM电路、正交计数器电路、I/O口扩展电路、串口控制电路相连接，DSP单元电路读取双口RAM电路中的运动控制指令，并根据运动控制指令将运动控制指令的执行结果通过PC104总线接口电路或串口控制电路发送回上位机，DSP单元电路接收正交计数器电路生成的步进脉冲控制量，DSP单元电路根据步进脉冲控制量产生脉冲控制信号，脉冲控制信号由DSP单元电路的计数器端口发送至伺服接口电路；

程序存储器电路，用于存储DSP单元电路的控制程序，工作时DSP单元电路按照固定的时序从程序存储器电路中读取控制程序指令并执行相应的操作；

双口RAM电路，与PC104总线相连用于接收上位机发出的运动控制指令，DSP单元电路读取写入双口RAM电路的运动控制指令，并根据运动控制指令执行相应的操作，DSP单元电路将运动控制指令的执行结果写入双口RAM电路，上位机通过PC104总线接口电路将运动控制指令的执行结果进行读取，双口RAM电路的读写使能由板选控制电路进行控制；

PC104总线接口电路，分别与双口RAM电路和上位机相连，用于将上位机发出的运动控制指令写入双口RAM电路，并由上位机通过PC104总线接口电路读取双口RAM中存储的运动控制指令执行结果；

板选控制电路，通过产生不同的地址编码控制双口RAM电路的读写使能使；

正交计数器电路，用于对编码器反馈的两路正交信号进行计数产生对伺服电机的步进脉冲控制量，通过数据总线将步进脉冲控制量送至DSP单元电路；

I/O口扩展电路，与DSP单元电路相连用于扩展DSP单元电路的I/O接口；

伺服接口电路，与DSP单元电路的计数器端相连用于将DSP单元电路产生的脉冲控制信号传送至伺服电机驱动器，与I/O口扩展电路相连用于扩展DSP单元电路的I/O接口，与伺服电机驱动器相连用于对伺服电机进行控制，与编码器用于接收编码器产生的反馈脉冲信号，与正交计数器电路相连用于正交计数器电路对编码器产生的反馈脉冲信号进行计数；

串口控制电路，用于将串口设置为RS-485或RS-422方式。

所述DSP芯片采用TI公司TMS320VC33浮点数字信号处理器。

所述程序存储器电路采用AM29F040芯片。

所述正交计数器电路采用LS7266芯片。

所述双口RAM电路采用IDT7130芯片。

所述板选控制电路由54LS688芯片和跳线器组成，将54LS688芯片的P组8位输入口连接至PC104总线电路地址总线的A12～A19端，Q组8位输入口连接至8位跳线器，将其输出信号P＝Q连接至双口RAM电路。