[发明专利]一种基于STM32的嵌入式多轴运动控制系统

说明书

本发明公开一种基于STM32的嵌入式多轴运动控制系统，涉及多轴控制技术领域，其中控制系统包括主控单元、从控单元、D/A转换单元或模拟信号调理电路、A/D转换单元或数字信号调理电路、CAN通信模块和I/O控制单元。其中：所述主控单元通过所述CAN总线或者USB串行总线与所述从控单元连接。本发明利用STM32+多单片机组合的多维体系结构，运用集中控制及分层处理的结构思想，充分利用STM32系列的强大数据处理能力及其具有移植嵌入式系统的特性，并结合先进控制策略实现多轴伺服电机高精度实时控制，运动控制器分为主控单元和从控单元。本发明的控制器可实现高于130轴电机控制，单轴控制周期达100μs，本发明能够至少实现4轴插补运算和控制或板间至少8轴插补运算和控制。

技术领域

本发明多轴控制技术领域，且更具体地涉及一种基于STM32的嵌入式多轴运动控制系统。

背景技术

随着计算机技术、信息技术和电子技术的飞速发展，运动控制技术得到了快速的发展，运动控制技术在现代工业自动化技术中广泛应用，并承担着复杂的任务。虽然运动控制的发展并不是很久，但是随着制造业对加工速度和精度要求的不断提高，运动控制产品的市场需求就会快速的增长，运动控制技术也随之得到了极为迅速的发展，产品种类和应用范围也会不断的扩大。特别是电子自动化等高科技术的发展，给运动控制提供了更大的发展空间和更加广阔的市场。

现有技术中，多采用微处理器或是DSP技术来完成，虽然这类产品的功能比较完善，但是要求开发者有较高的技能，且价格比较高。现有技术中也多采用DSP或FPGA为控制核心的数控系统，虽具有较高的实时性，但控制轴数目少、扩展性差、成本高，且难以实现多轴插补联动，因此，现有技术中难以实现数控技术对高精度实时多轴伺服运动控制系统的需求。

发明内容

针对现有技术的不足本发明公开了一种基于STM32的嵌入式多轴运动控制系统，利用STM32+多单片机的多维体系结构，运用集中控制及分层处理的结构思想，充分利用STM32系列的强大数据处理能力及其具有移植嵌入式系统的特性，并结合先进控制策略实现多轴伺服电机高精度实时控制，运动控制器分为主控单元和从控单元。

本发明采用以下技术方案：

一种基于STM32的嵌入式多轴运动控制系统，其中所述系统包括：

主控单元；其包含微处理器，所述微处理器为STM32F103VE芯片，所述STM32F103VE芯片至少连接有通信模块、存储模块、计算模块、人机交互单元、电源、CAN控制器和USB串行总线；其中所述电源电路主要由LM 2596和LM 117组成，输出电压为5V和3.3V，所述存储模块至少包括SDRAM存储器和Flash存储器，其中所述SDRAM存储器采用2片HY57561620 SDRAM芯片，存储容量大于等于64兆位，所述Flash存储器采用K9F1208 Flash芯片，存储容量大于64兆位；所述计算模块为插补计算单元；所述人机交互单元设置有与外界进行信息交换的数据接口；

从控单元；其至少包含5片单片机，通过所述单片机控制，实现板内至少4轴插补运算和控制或板间至少8轴插补运算和控制；主从单片机分别采用以M icrochip公司和Atmel公司的单片机，并且所述主从单片机采用CAN总线通信，通信速率大于等于1Mbps；

D/A转换单元或模拟信号调理电路；其中所述D/A转换单元内至少包含DAC7311转换器和基准电压转换芯片，所述基准电压转换芯片设置有SPI串行线口，用的外部基准源为AD421，并且所述DAC7311转换器还连接有运算放大器OP727；其中所述模拟信号调理电路包括LM324差分运算放大器电路和OP07运算放大器，所述LM324差分运算放大器电路的输出端与所述OP07运算放大器的输入端连接，并且所述LM324差分运算放大器电路至少为2级运算放大电路；