[发明专利]步进马达的自动化速度渐变控制

说明书

使用直接存储器存取(DMA)和核心独立外围设备(CIP)的步进马达加速和减速的自动化速度渐变控制包括通过预分频值的直接存储器存取(DMA)传输控制的数字控制振荡器(NCO)，NCO与时钟振荡器结合使用以生成时钟脉冲，时钟脉冲是时钟振荡器频率和预分频值的函数。这样自动化了NCO的频率的改变，从而控制更急剧的马达速度，而不需要计算机处理单元(CPU)开销。DMA模块在用于步进速度加速的第一数量的时钟脉冲期间启用，在用于以全步进速度的正常操作的第二数量的时钟脉冲期间禁用，并且然后在用于步进速度减速的第三数量的时钟脉冲期间重新启用。存储器中的表可存储并提供用于向NCO的DMA传输的多个加速和减速预分频值。

相关专利申请

本申请要求Keith Edwin Curtis在2018年10月25日提交的名称为“AutomatedSpeed Ramp Control for Stepper Motors(步进马达的自动化速度渐变控制)”的共同拥有的美国临时专利申请序列号62/750,434的优先权；并且据此以引用方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开涉及步进马达的速度控制，并且更具体地讲，涉及用于步进马达的自动化速度渐变控制的方法和装置。

背景技术

步进马达是同步定位马达。为了以高步进速率运行，步进马达必须被加速和减速(步进速度渐变控制)以保持锁定。通过使用基于数字控制振荡器(NCO)的步进电路，可自动化步进速度排序。然而，这需要软件开销来使步进马达加速和减速。当步进马达速度增加或减少时，在微型计算机或微控制器的中央处理单元(CPU)上运行的软件必须提供新预分频器NCO值并将它们加载到预分频器NCO中。这需要CPU的高优先级中断，由此降低其他软件相关功能的性能。

发明内容

因此，需要一种使用直接存储器存取(DMA)来减小核心处理(例如，中央处理单元(CPU))、加载并改善其软件指令执行定时的自动化步进马达加速和减速(速度渐变控制)方法和装置。

根据一个实施方案，一种用于使用直接存储器存取(DMA)传输来进行步进马达的速度渐变控制的方法可包括以下步骤：提供数字控制振荡器(NCO)，该数字控制振荡器具有振荡器输入和预分频值输入以及提供时钟脉冲的输出，其中时钟脉冲的频率可以是振荡器频率和预分频值的函数；在存储器中提供加速和减速预分频值的表；针对第一数量的时钟脉冲，通过使用直接存储器存取(DMA)传输的来自存储器的加速预分频值对NCO进行编程；针对第二数量的时钟脉冲抑制向NCO的DMA传输；以及针对第三数量的时钟脉冲，通过使用DMA传输的来自存储器的减速预分频值对NCO进行编程。

根据该方法的另一实施方案，可包括在进行向NCO的DMA传输之前对来自NCO的特定数量的时钟脉冲进行计数的步骤。根据该方法的另一实施方案，可包括对来自NCO的时钟脉冲的数量进行计数，然后在时钟脉冲的数量达到最大计数之后抑制NCO的输出的步骤。

根据另一个实施方案，一种用于步进马达加速和减速的自动化速度渐变控制的装置可包括：振荡器，该振荡器具有输出；数字控制振荡器(NCO)，该数字控制振荡器具有振荡器输入和预分频值输入以及提供时钟脉冲的输出，其中NCO振荡器输入可联接到振荡器输出，并且来自NCO的时钟脉冲的频率可以是来自振荡器的频率和预分频值的函数；存储器，该存储器用于存储多个加速和减速预分频值；以及直接存储器存取(DMA)控制电路，该直接存储器存取控制电路联接在NCO预分频值输入和存储器以及NCO的输出之间，其中DMA控制电路可针对第一数量的时钟脉冲向NCO提供来自存储器的加速预分频值，针对第二数量的时钟脉冲抑制DMA控制电路，以及然后可针对第三数量的时钟脉冲向NCO提供来自存储器的减速预分频值。

根据另一实施方案，累加器计数器可联接在NCO的输出和DMA控制电路之间，其中DMA控制电路可在已经发生特定数量的时钟脉冲之后向NCO提供单个预分频值。根据另一实施方案，最大计数器可联接到NCO的输出并且在从NCO接收到特定最大数量的时钟脉冲之后抑制NCO的操作。