基于DSP/FPGA的以太網(wǎng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)

3.4編碼反饋電路設(shè)計(jì)

電機(jī)編碼信號(hào)直接傳入電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將三對(duì)差分編碼信號(hào)A+，A-，B+，B-，N+，N-作為反饋傳給運(yùn)動(dòng)控制器。在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所發(fā)出的編碼信號(hào)會(huì)出現(xiàn)非常多的毛刺，并且經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器大電源的干擾，如果直接接到FPGA中，可能會(huì)引起誤判斷，所以先將三對(duì)編碼信號(hào)經(jīng)過差分芯片AM26LS32轉(zhuǎn)化成單路信號(hào)A，B，N后再接入FPGA中。芯片AM26LS32功能是將輸入的一對(duì)極性相反的編碼器差分信號(hào)轉(zhuǎn)化成單極性的脈沖信號(hào)，與AM32LS31正好相反。

3.5開關(guān)量接口和通用I/O電路設(shè)計(jì)

輸出信號(hào)包括復(fù)位信號(hào)和使能信號(hào)，由FPGA產(chǎn)生，經(jīng)光耦隔離后直接輸出;輸入信號(hào)包括驅(qū)動(dòng)報(bào)警信號(hào)，正負(fù)限位信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)光耦隔離、電平轉(zhuǎn)換后再由FPGA接收，當(dāng)FPGA檢測(cè)到這些信號(hào)后，確定具體的觸發(fā)信號(hào)，做出相應(yīng)的反應(yīng)。另外運(yùn)動(dòng)控制器還提供了八路數(shù)字量輸入通道和八路數(shù)字量輸出通道，輸入、輸出通道都經(jīng)光電隔離，以提高抗干擾性。

4網(wǎng)口模塊設(shè)計(jì)

DSP通過以太網(wǎng)控制器RTL8019AS與上位機(jī)連接，RTL8019AS在一塊芯片上集成了RTL8019AS內(nèi)核和一個(gè)16KB的SDRAM存儲(chǔ)器，兼容RTL8019AS控制軟件和NE20008b或16b傳輸，其接口符合Ethernet2和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。RTL8019AS與主機(jī)的接口模式有三種模式：跳線模式，PnP模式，RT模式。此運(yùn)動(dòng)控制器使用便于DSP應(yīng)用的跳線模式。DSP與RTL8019AS的連接如圖4所示。

(1)數(shù)據(jù)總線和地址總線。RTL8019AS的數(shù)據(jù)總線和DSP的16位數(shù)據(jù)總線直接相連即可。RTL8019AS片內(nèi)NE2000寄存器組都是通過其映射I/O端口進(jìn)行訪問，I/O端口共32個(gè)，地址偏移量為00H～1FH，把I/O基地址設(shè)為300H，則對(duì)應(yīng)的I/O端口尋址范圍為：300H～31FH。只需要10根地址線就可以對(duì)I/O端口進(jìn)行尋址，把SA10～SA19接低電平，SA0～SA9按照表1接法即可。

由表1可以看出，只需要5根地址線就可以尋址32位I/O端口，所以可以直接把SA9，SA8接高電平，SA5～SA7接低電平，SA0～SA4與DSP的低5位地址線XA0～XA4相接。

(2)控制總線。RTL8019AS片選信號(hào)AEN使用DSP的擴(kuò)展片選信號(hào)，IORB、IOWB直接與DSP的讀寫控制信號(hào)
相連，中斷輸出引腳INT0與DSP的XINT2相連，高電平有效的復(fù)位輸入引腳與監(jiān)控電路芯片SP708的RST相連，當(dāng)DSP復(fù)位時(shí)，RTL8019AS也復(fù)位。

(3)RTL8019AS與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)接口。RTL8019AS可以使用同軸電纜或雙絞線作為傳輸媒介，將其AUI接口接地或懸空，使用BNC接口。BNC接口方式支持8線雙絞線或同軸電纜。20F001N是雙絞線驅(qū)動(dòng)器，為耦合隔離變壓器模塊，通過它可以去除因電路數(shù)字特性導(dǎo)致的高次諧波。RTL8019AS與20F001N的連接如圖4所示。其差分輸入信號(hào)TPIN+、TPIN-與差分輸出信號(hào)TPOUT+、TPOUT-分別與20F001的對(duì)應(yīng)引腳相連。

5結(jié)語

在PC平臺(tái)下，充分利用了DSP的數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的硬件特性，使系統(tǒng)既能進(jìn)行復(fù)雜的軌跡規(guī)劃、高速插補(bǔ)，又能保證運(yùn)動(dòng)控制器的穩(wěn)定性和精確性，這種運(yùn)動(dòng)控制器能應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)器人制造等控制領(lǐng)域。