[發明專利]基于IEEE-1394串行總線的多軸運動控制卡

有效

• 申請號: 200910050444.5
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101546185A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 谷國迎;丁漢;熊振華;朱利民;盛鑫軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于IEEE-1394串行總線的多軸運動控制卡，其特征在于，包括IEEE-1394串行通信接口模塊，DSP模塊，FPGA模塊，差動接收模塊，DA和運算放大模塊，光電隔離模塊，電源和時鐘模塊以及輔助模塊，其中：

IEEE-1394串行通信接口模塊通過IEEE-1394總線接收PC機的運動控制信息，進行數據的解包、校驗、存儲后，將運動控制信息傳輸到DSP模塊；

DSP模塊接收IEEE-1394串行通信接口模塊傳輸過來的運動控制信息，進行數據解析和伺服控制，將處理過的反饋信息回發到IEEE-1394串行通信接口模塊；并將產生的多軸電機脈沖指令和自定義輸出信號傳輸到FPGA模塊；

FPGA模塊一方面接收差動接收模塊處理過的光電編碼器反饋信號，采集光電隔離模塊輸出的自定義輸入信號，并將處理過的光電編碼器反饋信號和自定義輸入信號傳輸到DSP模塊；另一方面接收DSP模塊的多軸電機脈沖指令，存儲、分頻處理后輸出到DA和運算放大模塊，并將DSP模塊輸出的自定義輸出信號處理后傳輸到光電隔離模塊；

差動接收模塊接收外部伺服驅動器模塊反饋的光電編碼器差動信號，并將差動接收的光電編碼器反饋信號傳輸到FPGA模塊；

DA和運算放大模塊接收FPGA模塊傳輸過來的多軸電機脈沖指令，經數模轉換和運算放大后驅動外部伺服驅動器模塊控制電機運行；

光電隔離模塊從外部輸入接口接收自定義輸入信號，經光電隔離后傳輸到FPGA模塊，并將FPGA模塊輸出的自定義輸出信號隔離后輸出到外部輸出接口；

輔助模塊接收電源和時鐘模塊的電源信號進行電源檢測，接收來自DSP模塊和FPGA模塊的控制信號線和地址線，并將復位信號傳輸給DSP模塊和FPGA模塊；

電源和時鐘模塊為本發明的IEEE-1394串行通信接口模塊、DSP模塊、FPGA模塊、差動接收模塊、DA和運算放大模塊、光電隔離模塊、輔助模塊提供穩定的電壓和功率，以及統一的系統時鐘。

2.根據權利要求1所述的基于IEEE-1394串行總線的多軸運動控制卡，其特征是，所述的IEEE-1394串行通信接口模塊，包括兩路IEEE-1394總線接口和IEEE-1394芯片，其中：兩路IEEE-1394總線接口實現半雙工通信，一條通路接收上位機的控制命令信息，或轉發命令信息到下一結點，另一條通路反饋電機信息給上位機，或轉發下一級結點的電機信息到上一級結點；IEEE-1394芯片與上位機通過IEEE-1394總線進行通信。

3.根據權利要求1所述的基于IEEE-1394串行總線的多軸運動控制卡，其特征是，所述的DSP模塊，包括1394控制器單元，伺服控制器單元，McBSP單元，AD單元和內存映射單元，其中：

1394控制器單元將來自IEEE-1394串行通信接口模塊的上層運動控制信息傳輸到伺服控制器單元，并接收伺服控制器單元的反饋信息；

AD單元接收外部模擬信號，將模擬信號進行模數轉換后輸出到伺服控制器單元；

內存映射單元讀取FPGA模塊的運動反饋信息，將運動反饋信息傳輸到伺服控制器單元；

伺服控制器單元接收1394控制器單元的運動控制信息、內存映射單元的反饋信息和AD單元的數字信息，將產生的電機脈沖指令傳輸到McBSP單元；

McBSP單元將接收的伺服控制器單元的電機脈沖指令，傳輸到FPGA模塊。

4.根據權利要求1所述的基于IEEE-1394串行總線的多軸運動控制卡，其特征是，所述的FPGA模塊，包括內存映射單元，硬件采樣單元，DA預處理單元和I/O處理單元，其中：

硬件采樣單元接收差動接收模塊處理過的光電編碼器信號和I/O處理單元傳來的自定義輸入信號，進行倍頻、鑒相、采集處理后，輸出到內存映射單元；

內存映射單元接收硬件采樣單元處理后的反饋信號，將反饋信號傳輸到DSP模塊；

DA預處理單元接收內存映射單元的電機脈沖指令，存儲和預處理后，將電機脈沖指令輸出到DA和運算放大模塊；

I/O處理單元接收自定義輸入信號，并將內存映射單元傳來的自定義輸出信號傳輸到光電隔離模塊的輸出接口。

5.根據權利要求1所述的基于IEEE-1394串行總線的多軸運動控制卡，其特征是，所述的DA和運算放大模塊，包括DA電路和運算放大器，其中：DA電路將數字信號轉換為模擬信號，運算放大器提供通用伺服驅動器適合的模擬電壓范圍。