一種雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種嵌入式運(yùn)動控制器，尤其涉及一種雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的比較通用的板卡類嵌入式運(yùn)動控制器產(chǎn)品，基本是單總線，即主要通過PCI(Peripheral Component Interconnect，外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn))總線接口與上位機(jī)通訊，并通過模擬量(土 10V)或PWM驅(qū)動器端口連接伺服驅(qū)動器，一般只有1個至4個驅(qū)動器端口，沒有使用現(xiàn)場總線、實(shí)時以太網(wǎng)或內(nèi)部器件間總線連接驅(qū)動器。因?yàn)闆]有供連接驅(qū)動器的總線，編碼器的反饋信號也不能夠通過總線返回實(shí)時位置信息，只能返回模擬信號，再用FPGA處理，計(jì)算出位置信息。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]基于上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器，其嵌入式運(yùn)動控制器可與任何具有兼容PCI或PCIe (Per ipheral Component Interconnectexpress，高速外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn))總線通訊接口的計(jì)算機(jī)或功能板卡組合成一個控制系統(tǒng)，也可連接任何廠家生產(chǎn)制造的符合協(xié)議的伺服驅(qū)動器。
[0004]本實(shí)用新型的解決方案是:一種雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器，其包括運(yùn)動控制核心CPU(11)、PCI橋(7)、至少1個總線收發(fā)器(4)、至少1個驅(qū)動總線通訊接口(5)、驅(qū)動總線應(yīng)用層(15)、驅(qū)動總線MAC層(14);總線收發(fā)器(4)連接驅(qū)動總線通訊接口(5);總線收發(fā)器(4)、PCI橋(7)、驅(qū)動總線應(yīng)用層(15)分別與驅(qū)動總線MAC層(14)連接，驅(qū)動總線應(yīng)用層
(15)還與運(yùn)動控制核心CPU(ll)連接，驅(qū)動總線MAC層(14)還與總線收發(fā)器(4)連接。
[0005]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，每個總線收發(fā)器(4)為單口/雙口以太網(wǎng)收發(fā)器物理層以收發(fā)其中一個/兩個總線型驅(qū)動器接口( 5)的信息。
[0006]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述嵌入式運(yùn)動控制器為模塊化嵌入式運(yùn)動控制器，包括嵌入式運(yùn)動控制器模塊(1)和底板(2)，嵌入式運(yùn)動控制器模塊(1)和底板(2)為上下疊裝在一起的兩塊獨(dú)立PCB板;運(yùn)動控制核心CPU (11 )、驅(qū)動總線應(yīng)用層(15 )、驅(qū)動總線MAC層(14)設(shè)置在嵌入式運(yùn)動控制器模塊(1)上;PCI橋(7)、總線收發(fā)器(4)、驅(qū)動總線通訊接口(5)設(shè)置在底板(2)上。
[0007]進(jìn)一步地，嵌入式運(yùn)動控制器模塊(1)和底板(2)采用板與板間通訊的接口電路達(dá)成電性連接。
[0008]再進(jìn)一步地，嵌入式運(yùn)動控制器模塊(1)和底板(2)通過自定義的接口電路或通過PCIe、miniPC1、miniPCIe、mSATA、soD頂Μ總線接口或自定義的總線接口實(shí)現(xiàn)板與板間的信息傳遞。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述嵌入式運(yùn)動控制器為一體化嵌入式運(yùn)動控制器，所述嵌入式運(yùn)動控制器的各器件做在同一個PCB板上。
[0010]進(jìn)一步地，所述嵌入式運(yùn)動控制器還包括與運(yùn)動控制核心CPU(ll)電性連接的工作內(nèi)存。
[0011]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述嵌入式運(yùn)動控制器還包括上位機(jī)總線通訊接口
(6)、運(yùn)動控制器功能電路;PCI橋(7)通過上位機(jī)總線通訊接口(6)與上位機(jī)電性連接;所述運(yùn)動控制器功能電路與運(yùn)動控制核心CPU( 11)電性連接。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述嵌入式運(yùn)動控制器采用兩個供外部通訊用的總線接口，一個是兼容PC1、PCIe總線的通訊接口，用于與上位計(jì)算機(jī)通訊；另一個是通用的現(xiàn)場總線、實(shí)時以太網(wǎng)接口或內(nèi)部器件間總線，用于連接伺服驅(qū)動器。
[0013]進(jìn)一步地，所述嵌入式運(yùn)動控制器采用兼容PCI或PCIe總線的PC/104-plus、PCI/104、PCI/104_express或PCIe/104總線與上位計(jì)算機(jī)通訊。
[0014]綜上所述，采用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的雙總線通訊的、用于嵌入式控制的運(yùn)動控制器可與具有兼容PCI或PCIe總線接口的上位計(jì)算機(jī)組合成一個控制系統(tǒng)，并且通過現(xiàn)場總線、實(shí)時以太網(wǎng)或內(nèi)部器件間總線連接伺服驅(qū)動器。
[0015]另外，當(dāng)所述嵌入式運(yùn)動控制器設(shè)計(jì)為模塊化運(yùn)動控制器時，所述嵌入式運(yùn)動控制器中的控制器模塊可做為一個標(biāo)準(zhǔn)的、通用的控制模塊，且能通過標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)I(yè)的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的高速信息傳遞，大大提高了產(chǎn)品的使用性能及其擴(kuò)展應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)傳輸速度快，能夠滿足控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)帶寬苛刻的要求，可應(yīng)用于多種嵌入式運(yùn)動控制器應(yīng)用領(lǐng)域。
[0016]當(dāng)所述嵌入式運(yùn)動控制器設(shè)計(jì)為一體化運(yùn)動控制器時，所述嵌入式運(yùn)動控制器結(jié)構(gòu)簡單，數(shù)據(jù)傳輸速度快，能夠滿足控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)帶寬苛刻的要求，可應(yīng)用于多種嵌入式運(yùn)動控制器應(yīng)用領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1模塊化、雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2—體化、雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1、圖2均以4個驅(qū)動器端口為例，不限于4個驅(qū)動器端口。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020]本實(shí)用新型提出的雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器采用兩個供外部通訊用的總線接口，一個是兼容PCI或PCIe總線通訊接口用于與上位計(jì)算機(jī)通訊；另一個是通用的現(xiàn)場總線、實(shí)時以太網(wǎng)接口或內(nèi)部器件間總線，用于連接伺服驅(qū)動器。所述嵌入式運(yùn)動控制器具有一個供內(nèi)部板與板間通訊的通用接口；所述嵌入式運(yùn)動控制器包括嵌入式運(yùn)動控制器模塊和底板。
[0021]實(shí)施例1
[0022]本實(shí)施例的嵌入式運(yùn)動控制器為模塊化嵌入式運(yùn)動控制器，其為基于通用通訊接口的模塊化嵌入式運(yùn)動控制器具有兩個供外部通訊用的總線接口，一個是兼容PCI或PCIe總線通訊接口用于與上位計(jì)算機(jī)通訊；另一個是通用的現(xiàn)場總線、實(shí)時以太網(wǎng)接口或內(nèi)部器件間總線，用于連接伺服驅(qū)動器。所述嵌入式運(yùn)動控制器具有一個供內(nèi)部板與板間通訊的通用或?qū)Ｓ媒涌凇?br>[0023]請一并參閱圖1、圖2，本實(shí)施例的雙總線的嵌入式運(yùn)動控制器包括嵌入式運(yùn)動控制器模塊1、底板2。嵌入式運(yùn)動控制器模塊1與底板2電性連接，優(yōu)選，通過一對板與板間的插接接口 3實(shí)現(xiàn)電性連接，插接接口 3即板與板間接口可以是:PCIe、miniPC1、miniPCIe、mSATA、soDIMM。
[0024]底板2上設(shè)置有多個總線型驅(qū)動器接口(C0N)5、多個總線收發(fā)器(DualPHY)4、PCI橋接芯片7、上位機(jī)總線通訊接口6、接口電路二32。嵌入式運(yùn)動控制器模塊1上設(shè)置有運(yùn)動控制核心CPU11、時鐘(RTC)模塊 12、內(nèi)存(DDR3)9、閃存((Nand-Flash)/(Nor-Flash))10、只讀存儲器(SPI and I2C PR0M)13、驅(qū)動總線應(yīng)用層15、接口電路一31。接口電路一31與接口電路二 32達(dá)成電性連接。
[0025 ]運(yùn)動控制核心CPU 11集成有浮點(diǎn)運(yùn)算單元，運(yùn)動控制核心CPU 11與驅(qū)動總線MAC層14電性連接，驅(qū)動總線MAC層14與多個總線收發(fā)器4分別電性連接，每個總線收發(fā)器4為單口/雙口以太網(wǎng)收發(fā)器物理層以接收其中一個/兩個總線型驅(qū)動器接口5。在本實(shí)施例中，總線收發(fā)器4為雙口以太網(wǎng)收發(fā)器物理層，每個總線收發(fā)器4接收其中兩個總線型驅(qū)動器接口
5。驅(qū)動總線MAC層14與運(yùn)動控制核心CPU11電性連接構(gòu)成雙總線通訊的嵌入式運(yùn)動控制器的基本框架。
[0026]上位機(jī)總線通訊接口 6用于與上位機(jī)電性連接，嵌入式運(yùn)動控制器采用兼容PCI或PCIe 總線的 PC/104-plus、PCI/104、PCI/104-express 或 PCIe/104 的上位機(jī)總線通訊接口 6與上位機(jī)通訊。
[0027]底板2上可以有PCI橋接芯片7，連接運(yùn)動控制核心CPU11，用于轉(zhuǎn)換來自嵌入式運(yùn)動控制器模塊1的PCIe。嵌入式運(yùn)動控制器模塊1上的運(yùn)動控制核心CPU11，用于運(yùn)行運(yùn)動核心算法、處理編碼器反饋回來的位置信息，位置閉環(huán)。因?yàn)橐M(jìn)行大量的、高精度的數(shù)學(xué)計(jì)算，要求運(yùn)動控制核心CPU11具有至少32bit浮點(diǎn)運(yùn)算單元。
[0028]底板2上的驅(qū)動總線MAC層14，與嵌入式運(yùn)動控制器模塊1的核心即運(yùn)動控制核心CPU11采用共享內(nèi)存通訊，驅(qū)動總線MAC層14內(nèi)有端口信息交換機(jī)，底板上有多少個驅(qū)動器接口，交換機(jī)的門數(shù)就是幾門，如圖1所示是6門交換機(jī)，用于交換收發(fā)不同通道軸的循環(huán)數(shù)據(jù)信息。
[0029]底板2上的6個總線型驅(qū)動器接口 5，一個驅(qū)動器接口 5可以連接若干個符合總線協(xié)議要求的同類型總線型伺服驅(qū)動器，比如可以連接127個CANopen伺服驅(qū)動器;或鏈接31個SINUMERIC伺服驅(qū)動器。具體連接伺服驅(qū)動器的數(shù)量一方面是由使用的通用的現(xiàn)場總線、實(shí)時以太網(wǎng)或內(nèi)部器件間總線的協(xié)議決定的，另一方面是由運(yùn)動控制核心CPU11里的運(yùn)動控制算法決定的，歸根結(jié)底是由硬件的運(yùn)算能力決定的。在硬件運(yùn)算能力一定的情況下，是由運(yùn)動控制核心算法的時間片管理確定了最終的運(yùn)動控制器帶驅(qū)動器數(shù)量的能力，時間片的數(shù)量=驅(qū)動器的數(shù)量。
[0030]底板2的PC/104-plus、PCI/104、PCI/104-expr