[发明专利]运动控制终端的扩展方法及系统

权利要求书

1.一种运动控制终端的扩展方法，其特征是通过采用带有身份识别的通讯方法和“一主多从”的网络架构实现运动控制系统的多轴扩展，提高系统的扩展性；作为主站使用带通用网卡接口的PC机，各个从站均主要由通用以太网芯片和基于FPGA的网络运动控制芯片构成；主站通过交换机和以太网把命令和数据发往从站，从站由基于FPGA的网络运动控制芯片接收到报文数据，通过报文数据解析，确定从站的ID号，并将运动参数及命令发往各个运动控制模块，实现电机的控制；同时在FPGA内部，通过接口实现对运动过程中的信息采集，最终以规定的数据包格式发回主站，实现整个扩展后的运动控制系统的控制。

2.根据权利要求1所述的运动控制终端的扩展方法，其特征是所述的基于FPGA的网络运动控制芯片主要由标准以太网网络芯片接口模块（2-1）、报文数据解析模块（2-3）、接口模块（2-4）和时钟管理模块（2-2）组成，标准以太网网络芯片接口模块（2-1）包含对以太网网络芯片的芯片初始化模块、数据接收模块和数据发送模块；接口模块（2-4）接收到报文数据，并将报文数据中的有效数据段送至报文数据解析模块（2-3），所述报文数据解析模块（2-3）分别将解析出的相应参数数据发往相应模块。

3.根据权利要求1所述的运动控制终端的扩展方法，其特征是所述的身份识别是通过基于FPGA的网络运动控制芯片中的初始化模块实现的；初始化时，基于FPGA的网络运动控制芯片中的标准以太网网络芯片接口模块（2-1）完成对DM9000A初始化的控制，使DM9000A进入收发数据等待状态，主站以广播形式发送起始报文数据，所有从站都接收起始报文数据，随之，反馈自己的应答报文数据；初始化完成后，进行数据通讯，从站通过数据报文的解析，可以得到相应的参数及命令，然后发给FPGA中相应的功能模块，实现运动控制功能。

4.根据权利要求1所述的运动控制终端的扩展方法，其特征是所述的主站所发的报文的格式为：报文头、数据发送区和数据返回区，报文头包括C/R位、数值更新（Update Number）位和从站身份识别（ID）位，C/R位用来标示此数据包的来源与方向，C/R = 0表示此数据包为主站发出的命令数据（command），C/R = 1表示此数据包为从站发送的回应数据（response），数值更新（Update Number）位用来区别相邻接收到的数据包，因此设定每个通讯周期（Update Number）自动加“1”，从站身份识别（ID）位标示了该从站在整个运动控制网络中的唯一ID值；数据发送区包括运动参数、机床参数和命令位置数据；数据返回区包括实际位置数据。

5.一种终端可任意扩展的运动控制系统，它包括作为运动控制网络主站的PC机（1-1）、交换机（1-2）、运动控制网络从站（1-3）、信号处理电路（1-7）和电机（1-8），各电机（1-8）与对应的信号处理电路（1-7）相连，信号处理电路（1-7）与对应的运动控制网络从站（1-3）相连，各运动控制网络从站（1-3）通过以太网和交换机（1-2）与作为主站的PC机（1-1）相连，其特征是所述的运动控制网络从站（1-3）由RJ45标准以太网线缆接口（1-4）、通用以太网芯片（1-5）和基于FPGA的运动控制芯片（1-6）组成， RJ45标准以太网线缆接口（1-4）作为运动控制网络从站（1-3）与主站之间的输入输出接口通过通用以太网芯片（1-5）与以太网相连，基于FPGA的运动控制芯片（1-6）与信号处理电路（1-7）相连。

6.根据权利要求5所述的终端可任意扩展的运动控制系统，其特征是所述的基于FPGA的运动控制芯片（106）主要由标准以太网网络芯片接口模块（2-1）、报文数据解析模块（2-2）、接口模块（2-4）和时钟管理模块（2-2）组成，接口模块（2-4）分别与信号处理电路（1-7）及报文数据解析模块（2-2）相连，报文数据解析模块（2-2）同时与标准以太网网络芯片接口模块（2-1）及时钟管理模块（2-2）相连，标准以太网网络芯片接口模块（2-1）与通用以太网芯片（1-5）相连；标准以太网网络芯片接口模块（2-1）由初始化模块、数据发送模块和数据接收模块组成。