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基于arm的嵌入式运动控制卡的制作方法
专利名称：基于arm的嵌入式运动控制卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控技术领域的运动控制卡，具体是一种基于ARM的嵌入式 运动控制卡。
技术背景在数控技术领域中，运动控制器是数字化控FPGA模 块传输进入主控制模块进行运动控制相关的插补计算处理，得到运动进给数据， 将该数据通过FPGA模块传输进入DA模块，得到的模拟量信号由输入输出接口模 块输出进入伺服驱动器，控制伺服驱动器工作；伺服驱动器工作时，外部伺服驱 动器位置检测信号反馈信号再由输入输出接口模块传输进入GPIO模块，并最终 传输进入主控制模块，主控制模块按照反馈信息进行运动位置修正、运动限位判 断等处理，同时主控制模块中的根据反馈信息得到的实时运动信息(运动轨迹、 速度、加速度等)经由FPGA模块传输进入双端口通讯模块，再传输到上位机反 馈给用户。当外部有模拟量信号时协同控制运动状态时，AD模块将该信号转化 为数字量信号，并通过FPGA模块送入主控制模块，主控制模块根据该信号进行 运动参数的调整处理。在上述过程中，主控制模块负责和上位机交互信息、负责 插补运算，得出运动进给量、负责根据反馈信息的运动修正等；FPGA模块是大 部分模块和主控制模块信息交互的中转平台，数据均通过FPGA模块进(出)主 控制模块。本发明和现有技术相比，具有如下优点 (1)本发明是采用ARM内核微处理器作为核心部件，ARM处理器具有体积 小、功耗小、成本低、速度快等优点，其提供的标准接口种类丰富，使得整个装 置能够满足高速高精度运动控制的要求，增强了系统的实时性，同时减少了元器件数目，使得元器件使用数目减少90%;縮小了体积，使得板卡体积縮小了三倍， 提高了系统的稳定性，使得该发明可以应用于各种嵌入式场合。(2)本发明采用FPGA模块对硬件地址进行译码规划，保证了硬件地址的充 足，解决了以往一些运动控制卡硬件可分配地址少的问题，使得运动控制卡可以 不断进行扩展。FPGA模块的使用也大大地减少了逻辑电路的设计量，减少了电 路中60%以上的逻辑电路模块，减少了其它芯片的使用，使成本降低了50%以上， 稳定性得到增加。
图l为本发明的系统结构框图；图2为本发明的双端口通讯模块框图；图3为本发明的DA模块框图；图4为本发明的GPIO模块框图；图5为本发明的输入输出信号接口模块框图；图6为本发明的运动控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括主控制模块、FPGA模块、存储器模块、看门 狗及复位模块、扩展接口模块、系统时钟模块、GPIO模块、JTAG接口模块、双 端口通讯模块、DA模块、AD模块、电源模块、输入输出信号接口模块，其中主控制模块分别与FPGA模块、扩展接口模块、存储器模块、看门狗及复位 系统模块、电源模块相连，FPGA模块分别与系统时钟模块、GPI0模块、JTAG接 口模块、双端口通讯模块、DA模块、AD模块相连，双端口通讯模块通过PC104 总线模块和上位机相连，负责主控制模块和上位机之间的通讯；DA模块、AD模 块、GPIO模块中的输入输出信号通过输入输出信号接口模块和外部伺服驱动