摘要:本文綜合運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),采用X86架構(gòu)的PC104作為核心中央處理器的方案,詳細(xì)介紹了嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的硬件設(shè)計(jì),及如何使用WindowsCEPlatformBuilder開(kāi)發(fā)平臺(tái),進(jìn)行裁減和定制嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的WindowsCE操作系統(tǒng)平臺(tái),進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)团滥。

關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng),運(yùn)動(dòng)控制器,自動(dòng)控制

1引言

目前,嵌入式技術(shù)已成為通訊杜戈、控制和消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的發(fā)展方向,嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器栋负、相關(guān)支撐硬件陆宝、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成,它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已被列入國(guó)家重點(diǎn)科技發(fā)展計(jì)劃,以其體積小众抽、功能強(qiáng)、價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)而得到日益廣泛的應(yīng)用,已成為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的一種趨勢(shì)坑状。

運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù),是綜合應(yīng)用自動(dòng)控制袋员、計(jì)算機(jī)控制等相關(guān)技術(shù),對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置中電機(jī)的位置、速度進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理,使運(yùn)動(dòng)部件按照預(yù)期的軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)完成相應(yīng)的動(dòng)作刀雳。嵌入式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器把計(jì)算機(jī)嵌入到運(yùn)動(dòng)控制器中,能夠獨(dú)立運(yùn)行,它與計(jì)算機(jī)之間的通信采用了可靠的總線連接方式(采用針式連接器),更加適合工業(yè)應(yīng)用痘嫉。

2系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器主要包括兩個(gè)部分:嵌入式CPU主板和運(yùn)動(dòng)控制模塊[1][2][3][12]。運(yùn)動(dòng)控制模塊可采用固高科技有限公司的高性能運(yùn)動(dòng)控制板卡,在高性能運(yùn)動(dòng)模塊的基礎(chǔ)上,對(duì)嵌入式處理器部分有嚴(yán)格的要求,例如:對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力,能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間;具有功能較強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能;可擴(kuò)展生長(zhǎng)的處理器結(jié)構(gòu),能迅速地開(kāi)發(fā)出滿足各種應(yīng)用性能的嵌入式微處理器;功耗很低等等粪世。

圖1PC104模塊

可選的方案包括:1)基于單片機(jī),適合于數(shù)據(jù)量小馆义、速度較低、功能簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)控制,無(wú)法勝任要求高速胁塞、高精度的運(yùn)動(dòng)控制器咏尝。2)基于ARM架構(gòu)或其他微控制器,優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和高效的指令集,但是目前對(duì)現(xiàn)有通用軟件的兼容性不理想,必須培訓(xùn)專(zhuān)門(mén)的軟件人員。3)PC104的X86架構(gòu),即X86體系結(jié)構(gòu)的CPU,主要是Intel公司的CPU,也包括AMD啸罢、威盛编检、ICOP(昭營(yíng)科技)等公司與其兼容的CPU。通過(guò)PC104總線,連接X(jué)86架構(gòu)的PC機(jī)主板與運(yùn)動(dòng)控制板卡,組成嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器。在非常成熟的運(yùn)動(dòng)控制板卡技術(shù)的基礎(chǔ)上,這種形式的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,開(kāi)發(fā)時(shí)間較短允懂。

因此選用了ICOP-6070嵌入式主板作為系統(tǒng)核心,具體接口見(jiàn)圖1厕怜。除了核心控制模塊外,就是運(yùn)動(dòng)控制模塊,它是具體動(dòng)作的執(zhí)行者。嵌入式PC104主機(jī)板通過(guò)插件直接插裝在運(yùn)動(dòng)控制卡上,運(yùn)控卡上有兩個(gè)DB62插座,連接到端子板上,再由端子板給出控制電機(jī)信號(hào)蕾总。由于運(yùn)動(dòng)控制器和計(jì)算機(jī)模塊之間分別采用插針式的連接,相互獨(dú)立,運(yùn)動(dòng)控制器和PC板都可以作為一個(gè)獨(dú)立的模塊,生產(chǎn)升級(jí)容易,維修方便,可靠性也相對(duì)較高粥航。

圖2為嵌入式PC104主板和運(yùn)動(dòng)控制卡之間機(jī)械連接示意圖。

圖2核心模塊與運(yùn)控模塊的連接示意圖

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