一款基于ARM+FPGA的高性能运动控制平台（卡）-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2005-05-28 20:47:00

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Bob Yu (深圳市斯迈迪科技发展有限公司---"运动控制之芯”: 运动控制核心技术产品的提供者,国内首家研发提供高性能运动控制芯片级产品。http://www.smarteer.com 欢迎联系进行技术交流。可以定制核心控制部件，为客户OEM、ODM运动控制卡、控制平台方案) 　　　　------------------------------------------------- 基于ARM+FPGA的高性加比运动控制平台:SMP860 SMP860是一款基于SM5004（我司研发的高性能运动控制FPGA芯片）+ARM的4轴运动控制平台（可升级到6轴）。她不但应用了SM5004（和MCX314/AS的功能完全兼容）一切特性，而且还是基于ARM的嵌入式方案，提供了板栽存储器件、串口、USB口、鼠标/键盘接口、LCD接口，支持UC/OS、UCLINUX。客户利用她二次开发既可以形成独立平台的数控方案，也可以通过USB等接口结合PC应用。 I, SMP860的平台性/灵活性：很多客户知道通用的运动控制卡，往往用起来总是与实际的系统要求不是很对应。SMP860强调了平台性，她更多的是提供了核心控制部件与应用管理的平台 1、FPGA运动控制芯片功能的可扩展性。尽管SM5004FPGA芯片既有功能很强大，但客户总有自己特殊的功能或接口需要客户化处理，这样只要在FPGA芯片里面增加自己所需即可（可以委托我司开发，内容不多一般都免费）。而FPGA既有DSP那样的可塑性，又有专用IC那样硬件可靠性和使用便捷性。 2、输入/输出接口，留给客户自己扩展（可以扣板，也可以与自己的既有电路连接）。客户根据自己系统的伺服/步进特点，可以对信号做模拟、数字、高速光隔、差分、电平等面处理。 II, 嵌入式特点： 1、由于ARM作为应用管理CPU，加上板上的系统存储、接口资源，又能对uc/os等操作系统S的支持，SMP860可以成为一个真正独立的嵌入式平台, 可以节省常见控制系统中的PC机成本，移动灵活。 2、我们在ARM上提供了对SM5004FPGA芯片以及其他硬件资源的底存驱动程序、底层库函数。客户既可以较快地二次开发，形成自己的嵌入式系统（有无uc/os操作系统都可以） III, 结合PC机应用： 1、部分客户习惯于上位机应用开发，同样可以利用SMP860通过USB等口结合PC开发应用系统。 2、我们为SMP860提供一个上位机的功能演示程序界面，和库函数。 IV, SMP860功能简介：单个平台可以控制4路伺服/步进电机（可升级到6轴系统），支持独立平台、支持即插即用。可在运动中随时改变速度，可使用连续插补等功能。　　脉冲输出方式可用单脉冲（脉冲+方向）或双脉冲（脉冲+脉冲）方式，最大脉冲频率5MHz，采用先进技术使输出频率在很高的时候也能使频率误差小于0.1%。　　位置管理采用两个加/减计数器，一个用于内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计数器，一个用于接收外部的输入，输入信号可以是A/B相输入的编码器或光栅尺，也可是上/下脉冲的输入信号，作为实际位置计数器，计数器位数高达32位，最大范围–2,147,483,648~+2,147,483,647。外部输入也可用于手轮输入，作为普通的计数。　　提供伺服接口信号，如编码器信号，到位信号（INPOS），报警信号（ALARM），伺服开启（SERVO ON）等。　　多种控制方式，如定量运动（注：定量驱动的范围2,147,483,648~+2,147,483,647），连续运动，回零运动，多轴插补，圆弧插补等。插补一般用定速运动，也可用直线/S曲线加减速，（注意：与MCX312/314不同的是S曲线加减速也可以用于圆弧插补）。　　插补带有连续插补功能，即在插补过程中输入下一点的插补数据，以保证脉冲的连续，使插补达到更快更好的性能。最大连续插补速度可达5Mhz（注意：而MCX312/314只能2MHZ)。续插补功能具有多数据段预存特点，多达16段（注意：而MCX312/314只有1段)。　　速度控制可用定速和直线/S曲线加减速，可做非对称直线加减速，可用自动/手动减速，在定量驱动时可防止速度曲线产生三角波形。　　每轴有2个32位比较寄存器，用于产生中断或作为软件限位。　　每轴有8个输入信号，包括2个正负限位信号，3个停止信号，1个伺服到位信号，1个伺服报警信号和1个通用输入信号，除限位信号外，其余信号可通过设置成无效来作为通用输入信号，3个停止信号可作为原点信号、减速信号、编码器Z相搜寻使用。每轴有8个通用输出信号。　　中断可设置成在各种情况下产生，如加/减速驱动的定速开始时，定速完毕时，驱动完毕时，位置计数器和比较器之间的大小关系有变化时等等，此外连续插补发生下一个数据请求时的中断。　　　　主要性能：　　4轴伺服/步进电机控制，每轴可独立控制，互不影响(可升级到6轴）　　脉冲输出的频率误差小于0.1% 　　最大脉冲输出频率为5MHz 　　脉冲输出可用单脉冲（脉冲+方向）或双脉冲（脉冲+脉冲）方式　　4轴均有位置反馈输入，32位计数，最大计数范围 -2,147,483,648~+2,147,483,647 　　直线或S曲线进行加/减速　　非对称直线加/减速运动　　2-4轴直线插补　　CW、CCW圆弧插补　　可用连续插补功能，最大驱动速度5MHz 　　每轴都有2 个32位比较寄存器用于逻辑位置计数器或者实际位置计数器的位置大小比较，可用于软件限位，或产生中断　　可接收伺服马达驱动器的各种信号，如2相编码器信号、到位信号、报警信号等　　每轴有IN信号，可用于原点搜寻、编码器Z相搜寻　　运动中可实时改变速度　　运动中可以实时读出逻辑位置、实际位置、驱动速度、加速度、加/减速状态（加速中、定速中、减速中）　　可编程中断，可以由多种原因产生中断　　每轴有8入数字I/O，除2限位信号外均可作为通用I/O使用，数字输出共有32个，可用于伺服开启，伺服报警复位等信号　　支持uc/os,uclinux操作系统　　支持DOS、WINDOWS95/98/NT/2000等操作系统　　 V, 应用范围：　　1．多轴雕铣系统　　2．机器人系统　　3．空间座标测量系统　　4．基于PC的数控系统 5．独立的数控系统 VI, SMP860的实物照片： http://www.smarteer.com/images/smp860.JPG VII, SM5004运动控制FPGA芯片资料： http://www.smarteer.com/doc/sm5004_manual.rar VIII, 相关芯片资料： http://www.smarteer.com/doc/sm5002_manual.rar http://www.smarteer.com/doc/mcx314cn.rar http://www.smarteer.com/doc/mcx312cn.rar 技术支持与联系信息： http://www.smarteer.com/ 0755-26506310

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