基于PCI总线的四轴运动控制卡的研制

　　1.引言

　　本项目是用于华南理工与广东风华集团合作的动臂式贴片机(也称拱架型贴片机)的拾取/贴装头的四轴控制，X，Y轴为水平面方向运动，Z轴为拾取/贴装头拾取、贴装芯片方向运动，U轴为调整芯片角度方向旋转运动[7>。

　　根据项目要求，采用MCX314as为运动控制核心，上位机只需将运动参数写入MCX314as的寄存器，各种复杂的运动控制，插补计算均由 MCX314as完成，极大地提高了运算和控制速度，通过PCI9052为PCI桥接口与计算机通信，完成了4轴伺服/步进电机控制，实现位置，速度，加速度控制和直线、圆弧插补的功能。

　　2.运动控制卡的硬件结构

　　运动控制卡的硬件结构主要是由PCI接口芯片PCI9052、运动控制芯片MCX314as以及相应的光耦隔离、差动传输等电路组成，如图1。其中,DB代表数据总线,AB代表地址总线,CB代表控制总线,轴输出为四个轴的输出脉冲，I/O为输入输出控制信号等。

　　2.1PCI总线接口

　　PCI局部总线是一种独立于处理器的高性能、低成本、开放型总线，它的这些优点，使其得到迅速普及和发展，并成为事实上的微型机的总线标准，而且在嵌入式计算机和工业控制计算机方面得到广泛的应用。它可分为32位数据/地址复用总线和64位数据/地址复用总线两种，总线的速度分为最高达33MHz和 66MHz两种。数据传送速度最高可达528MB/s[2>。我们采用的是32位总线，33MHz的速度。

　　目前实现PCI接口的方案可分为使用CPLD和使用专用芯片两种。使用CPLD实现PCI接口比较灵活，但实现起来复杂。采用专用芯片可以降低设计难度，缩短开发时间。因此，我们采用PLX公司的PCI9052专用芯片来实现PCI总线接口。总线接口见文献[1>(21页)。

　　图1：PCI卡总体设计

　　PCI9052是PLX公司为扩展适配板卡推出的一款高性能、低价位的PCI总线从模式接口芯片。芯片引脚可直接与适配板卡金手指相连，它的各个引脚的名称和功能可参考它的DATASHEET[1>。局部总线与MCX314as 的数据线、地址线、控制线等相连。

　　PCI9052芯片的主要特点如下：

　　(1)符合PCI2.1规范,支持简单的ISA到PCI的桥接转换;

　　(2)支持局部总线到内存和I/O映射;

　　(3)PCI中断信号由局部总线的两个中断信号LINTI1、LINTI2产生;

　　(4)局部总线与PCI总线的时钟相互独立运行,兼容高低速设备。局部总线的运行时钟频率范围0～40MHz;PCI的运行时钟频率范围0～33MHz。

　　(5)可通过EEPROM的配置改变局部总线的操作,支持多路复用作和非多路复用8位、16位和32位通用局部总线;