[發明專利]一種基于RCP與DSP運動控制器的設計方法

有效

• 申請號: 200910045229.6
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101706648A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 易建軍;陳昌明;趙少華;王巍巍;袁野
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

【技術領域】

本發明涉及控制器的設計技術領域，具體地說，是一種基于快速控制原 型RCP(Rapid?Controller?Prototyping)與數字信號處理器DSP(Digital?Signal? Processing)的運動控制器的設計方法。

【背景技術】

現有運動控制器的開發往往包括兩個大的環節，一是運動算法的軟件開 發，二是運動控制器的硬件設計。傳統的開發過程中，這兩大環節都分別需 要專業的軟件開發工程師和硬件開發工程師來針對專門的開發要求進行開 發；然后共同調試，使控制算方法能很好的應用于硬件中。只有這兩個環節 緊密的配合達到形成一個最優的系統，才稱得上成功的運動控制器的開發。

然而，在實際的運動控制器的開發過程中，運動算法的實現是一個相當 復雜的軟件開發過程，這個過程往往需要專業的軟件開發工程師來實現。現 在的控制系統的自動化設計，大多都是在對應微處理器的開發環境中手動編 寫匯編或C語言或C++代碼，開發周期長，對程序員的要求較高，而且大多數 程序員只熟悉某種語言，適應性很差，在大型開發項目中要互相結合開發就 會出現明顯的局限性。由于不同的程序員編程習慣的不同，同樣的系統不同 的人用同樣的語言寫出的代碼差別很大，使其易讀性很差，甚至對程序員自 己來說，對于某些稍微復雜點的程序，親自編寫的程序在過一段時間后自己 讀起來都很吃力，尤其對匯編語言更是如此。

而運動控制器的硬件則需要硬件工程師根據運動控制器的控制對象以及 外圍設備來進行設計，選擇MCU(如：DSP)以及各種外圍器件。這就要求硬 件工程師對各種MCU以及各種外圍器件相當的熟悉，具有豐富的硬件開發經 驗。而硬件的設計不可能一次成功，往往需要由驗證到修改，由修改到驗證 這樣反復的嘗試。DSP系統模塊很多，要用匯編或C語言編寫就一定要對其寄 存器與內部結構了解很深，同時就像TI公司的DSP開發環境CCS學習起來也 很費時間，尤其在GEL與CMD文件的編寫時，需注意的問題很多，這樣對程 序員的要求很高，這樣不但延長了系統開發周期，更是將一大批想用DSP技 術人員拒之門外。

然而，硬件設計對于軟件工程師是一個比較陌生的環節，而運動算法復 雜的編程也是硬件工程是一個比較薄弱的環節。所以在運動控制器的開發過 程中存在著運動算法開發和硬件設計脫節的環節；這是傳統開發方法中存在 不課避免的一個問題。同時，在控制系統設計中，傳統的手動編寫代碼的方 法易讀性差，開發周期長，對程序員要求較高，新手入門較難。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于RCP與DSP的運 動控制器的設計方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于RCP與DSP的運動控制器的設計方法，所用的硬件包括通用運 動控制器，軟件開發平臺為MATLAB/Simulink/RTW，具體步驟為：

(1)運動控制算法設計與仿真：在Matlab/Simulink中調用對應DSP芯 片(TMS320F2812)以及所需要的芯片的各個模塊，結合Simulink中相關控 制模塊搭建出系統控制模型，利用Simulink強大的仿真功能，對搭建好的系 統控制模型進行實時仿真，調節相應的控制參數，直到在仿真中達到控制要 求；

本步驟要求開發者能較熟練的運用Matlab軟件，對Simulink的工具箱 以及Ti公司的SDP系列模塊有一定的了解；該步驟可以模擬仿真輸出的結果， 可以讓設計者很好的觀察系統控制模塊的效果，大大提高了設計的效率；

(2)自動代碼轉換：利用自動代碼生成功能將仿真好的控制模型轉換成 需要的代碼，同時設置好要生成代碼的類型(如：匯編代碼，C代碼或者C++ 代碼)，生成對應的控制代碼，并自動將代碼轉到CCS開發環境中；

本步驟利用自動代碼生成功能，使開發者能在不寫一行代碼的情況下獲 得復雜的運動控制代碼，降低了運動控制算法開發的開發門檻，提高了運動 控制算法程序的開發效率；

(3)代碼移植：將運動控制代碼在CCS開發環境中進行綜合，做必要的 修改后移植到嵌入式實時操作系統中；