基于DSP的运动控制器的开发

　　运动控制器是一种用于多种运动控制场合的上位控制单元，通常采用专业运动控制芯片或高速DSP来控制步进电机或伺服电机。运动控制器与PC机构成主从结构。PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控工作;控制器完成运动控制的细节。运动控制器配有库函数供用户调用，这种开放的结构能够广泛应用于制造业中设备自动化的各个领域。

　　1 系统的构成与工作原理

　　1.1 系统的构成

　　系统构成如图1所示，包括电源转换模块、DSP外围电路、脉冲输出电路、编码器信号采集和处理电路、D/A输出电路和DSP-PC机通信电路等。核心微处理器采用美国TI公司的16位定点DSP芯片TMS320LF2407A。

　　1.2 系统的工作原理

　　本系统由上位机通过双端口RAM把运动控制指令或控制参数传递给运动控制器的DSP，DSP根据采集到的PC机指令，通过位置控制和速度控制算法进行计算。然后将计算出的脉冲信号经脉冲驱动送电机驱动。

　　2 系统的硬件电路描述

　　系统硬件电路主要包括电源转换模块、DSP及外围电路、扩展存储器电路、脉冲输出电路、编码器信号采集和处理电路、D/A输出电路和DSP-PC机通信电路等。控制器板卡使用Altera公司的可编程逻辑器件MAXⅡEPM570实现数字逻辑电路设计，降低了板卡的设计尺寸，增加了板卡的可靠性和设计灵活性，它的在线编程特性可使得数字逻辑设计、硬件设计，如同软件设计一样简便。

　　2.1 电源转换模块

　　TMS320LF240A是低功耗芯片，采用3.3 V供电，本设计采用Bay Linear Inc公司生产的电源转换芯片B1117提供。

　　2.2 DSP接口电路

　　2.2.1 时钟信号

　　选择16MHz的有源晶振作为外部时钟信号源，从DSP的XTAL1/CLXIN脚输入，经PLL1和PLL2倍频成32 MHz信号，供DSP使用。因而TMS320LF2407A的速度可达到3 1 ns，管脚XTAL2悬空。同时，16 MHz的有源晶振也是CPLD器件MAXⅡ570的外部时钟信号源。

　　2.2.2 串行EEPROM接口电路

　　TMS320LF2407A引导ROM为用户提供两种选择：同步传输通过串行外设接口(SPI)实现;异步传输通过串行通信接口(SCI)来实现。程序代码可以加载到用户指定的位置。为了有效的引导ROM和加载，本设计将MP/MC#引脚拉低，从而使DSP工作于微控制器模式。

　　2.2.3 扩展RAM电路

　　TMS320LF2407A有1.5 kB的数据/程序RAM，544 bit双口RAM(DARAM)和2 kB的单口RAM(SARAM)，但是考虑到所需的程序存储空间和数据存储空间较大，在DSP外部用一片CY62136V作为外存储器，该芯片是128 kB×16 bit的存储器，其中64 kB作为数据存储器，其余64 kB作为程序存储器空间。