基于STM32F4與CPLD的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的研究與開發(fā).pdf

1、隨著電子制造業(yè)在我國的蓬勃發(fā)展，通用運(yùn)動(dòng)控制器將憑借其產(chǎn)品特性、價(jià)格、市場基礎(chǔ)等優(yōu)勢，在未來的發(fā)展中得到更加廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用比例將進(jìn)一步增加。一些高端應(yīng)用領(lǐng)域，如高精度的磨床，旋轉(zhuǎn)刀庫，伺服沖壓送料機(jī)，自動(dòng)化專機(jī)流水線等，對(duì)于控制和工藝都有一些特殊的需求，這些都不是普通的脈沖發(fā)生產(chǎn)品或者定位產(chǎn)品可以簡單對(duì)應(yīng)的。運(yùn)動(dòng)控制器作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)自動(dòng)化控制類標(biāo)準(zhǔn)部件，已經(jīng)被越來越多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域所接受，并且已經(jīng)達(dá)到一個(gè)令人矚目的市場規(guī)模。根據(jù) A

2、RC近期的一份研究，世界運(yùn)動(dòng)控制(General Motion Control GMC)市場已超過40億美元。
　　鑒于通用運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)勢及市場前景和目前主流運(yùn)動(dòng)控制器存在的一些缺點(diǎn)，本課題采用STM32F4+CPLD結(jié)構(gòu)研究和開發(fā)了一款低成本通用型嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器。方案設(shè)計(jì)中，STM32F4微處理器為主CPU，充分利用其強(qiáng)大的DSP功能及FPU單元，CPLD作為脈沖產(chǎn)生器、編碼器信號(hào)處理器及擴(kuò)展I/O功能，保證運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)

3、時(shí)性。軟件方面，采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-III，并使用了文件系統(tǒng)、LwIP功能模塊，提高了開發(fā)效率。本文所研究設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制器具有成本低、功能完善、高可靠性、高度集成化、易升級(jí)等特點(diǎn)，符合市場需求，同時(shí)克服了主流運(yùn)動(dòng)控制器的缺點(diǎn)。
　　本文圍繞嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的研究與開發(fā)，論述了運(yùn)動(dòng)控制器的概況、特點(diǎn)、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，提出了本課題的目的和意義；然后從系統(tǒng)需求到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制器的軟、硬件總體設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)；最后，

4、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件、軟件測試，對(duì)系統(tǒng)性能及運(yùn)動(dòng)控制器插補(bǔ)控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。
　　本文對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)電源、時(shí)鐘、存儲(chǔ)器、鍵盤、LCD、JTAG、RS232等電路原理圖。軟件方面主要包括操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、USB驅(qū)動(dòng)的移植和其他驅(qū)動(dòng)程序編寫，以及應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。對(duì)軟件模塊的使用使得設(shè)計(jì)的系統(tǒng)易于維護(hù)、升級(jí)，提高了系統(tǒng)可靠性。
　　通過對(duì)本課題研究和設(shè)計(jì)，最終搭建了運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，