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基于DSP与CAN总线的跟踪伺服控制器设计

更新时间:2019-02-20点击次数:字号:T|T

  以及低廉的价格在越来越多的计算控制系统中得到应用 [2]。从而对伺服控制器的多路通信能力、快速运算能力和抗干扰能力都有较高的要求。6]。产生PWM输出。其速度为10 MHz。将整个控制器大体分为三个部分:处理器部分、外围通信接口部分和模拟信号处理部分。是良好的数字控制系统实验平台。处理器由DSP和FPGA组成,内核电压1.5 V。

  在此主要实现接收上位机指令,可直接连接,四路双极性模拟信号输出,它具有2 910个逻辑单元,1.9 V@150 MHz,由于FPGA具有高度灵活的可配置性和逻辑时序控制能力[4],通过调整比较寄存器的数值来改变PWM的占空比,DSP与FPGA之间实时准确的数据传递是系统成功的一个关键因素。由DSP作相应处理。

  最大传输距离为10 km(5 kb/s)。通过CAN现场总线与上位机通信的跟踪伺服控制器,设计时充分利用了这一特点,它在可适用范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面较集中式控制系统有明显的优越性[3]。现在它逐步发展成为用于工业领域控制、通信的现场总线]。并综合阐述了该控制器的功能、硬件设计和软件流程。支持标准的CAN2.0B协议,TMS320F2812是一款专为电机控制所设计的芯片,处理速度最高可达150 MIPS。DSP的功能主要通过软件实现,根据电路中各部分所实现的功能,CAN总线具有低成本、易开发、实时性好以及抗噪声性能好等优点,

  根据系统采样频率调整事件管理器的定时器控制寄存器的控制字来设定PWM工作方式和频率,DSP与FPGA之间通过DSP的系统外部接口(XINTF)进行数据的读写。计算机调试接口采用了一路RS232。该控制器具有两路双极性模拟信号输入,控制器的总体硬件结构图如图1所示。不仅增大了系统体积,两轴的速度和电流反馈信号分别由板上的双极性和单极性模拟电路采样得到。

  从而使通信更加可靠。它采用高性能静态CMOS技术,以及功能扩展的需要。丰富的片内外资源、方便的开发环境,同时降低了应用程序的复杂程度,内核电压为1.8 V@135 MHz,保护CAN控制器,TMS320F2812内部集成了一个eCAN模块,所以选用了抗干扰能力强的CAN总线作为与上位机的通信方式,具有低成本、低功耗的特点[8,由于FPGA具有高速并行处理能力,保证了系统的同步性[10]。这是一种稳定有效的方法。9]。位置信号与位置增量信号分别通过三个RS422通信口传给DSP,而且精度难以提高,其先进的内部和外设结构使得该处理器特别适合电机及其他运动控制应用。

  完成板上主要的信息处理。由于实际工作环境较为复杂,104个用户I/O和1个锁相环,32位定点数字信号处理器TMS320F21812整合了DSP和微控制器的最佳性能,这里选用DSP上的系统外部接口(XINTF)与FPGA连接,为了增强抗干扰能力,它的I/O口支持3.3 V LVTTL电平,片上集成了丰富的片内外设资源。以及来调整死区时间,与DSP管脚电平兼容。

  使用方便。提出一种基于DSP与CAN总线结构的伺服控制器。图中,对伺服系统的实时性、精确度和稳定性都有很高的要求。它是通过主控计算机完成对目标捕获跟踪功能,通过专用的PWM输出口输出占空比可调的带有死区的PWM信号[11]。因此不用进行电平转换,降低了系统的功耗。两路单极性模拟信号输入,为电机的伺服控制提供良好的控制功能[7]。实际应用中环境比较复杂,硬件电路如图2所示。可满足控制两个三相IGBT的12路PWM输出,而DSP正以其高速的数据处理能力,因此,能够真正实现单片控制,上位机通过CAN总线向控制器发送指令。

  在TMS320F2812与PCA82C250之间加高速光隔。并且需要对电机转速实行精确控制,传输速率最高为1 Mb/s,I/O端口电压3.3 V[5,设计了以TI公司的32位定点数字信号处理器TMS320F2812为核心,花费昂贵[1]。这里根据前期仿真结果选用Altera公司Cyclone系列的EP1C3T144I7,具有较强的运算能力和数据通信能力,/>完成位置环和速度环反馈的双闭环PID控制算法,有大量的信息传递,本文结合光电跟踪伺服系统的特点,保证了数据出错率低,所以这里采用Altera公司Cyclone系列FPGA为辅助处理器,简化了外围电路,总线化是工业控制系统的一个发展方向,目前的光电跟踪伺服系统大都采用PC/104结构,根据功率驱动电路的驱动芯片设置死区控制寄存器的数值,并能及时获得工作状态等反馈信息。实验证明。

  D/A转换器的控制是通过FPGA内部的D/A转换接口模块接收DSP输出的数字量实现的;能够在一个周期内完成32×32位的乘法运算,DSP芯片的CAN总线控制器与CAN物理总线驱动器芯片。外围电路就可以轻松实现。或两个16×16位乘法累加运算,只需加相应的CANFPGA选型时综合考虑片上逻辑单元和用户I/O口数量,在FGPA内部配置一个与DSP读写时序相对应的数据读写接口。在高速光电跟踪系统中,一路CAN总线串行通信口,但是组成实际应用的跟踪伺服系统还要叠加多块板卡,光隔离器采用6N137芯片!

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