[實用新型]雙處理器運動控制卡

無效

• 申請號: 200920141105.3
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN201489345U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 鄧瑩
• 申請（專利權）人: 鄧瑩
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 蘇家達

技術領域

本實用新型涉及一種運動控制卡，尤其涉及一種用于控制步進和伺服電機、內含復雜嵌入式軟件的雙處理器運動控制卡。

背景技術

大型數控加工機床設備、大型切割機等大都配套專業的運動控制系統(集成電路及相應軟件)，帶畫面顯示和按鍵輸入的人機交互面板。目前市場上主流的國內外廠商提供的數控系統軟件大都建立在X86?CPU+windows類操作系統(比如Wince操作系統)平臺上，大都是選用intel?X86處理器的工控機平臺，并把圖像處理和運動控制融合在同一軟件內。

目前已有部分廠商把運動控制的全部或部分功能挪到運動控制卡內的嵌入式軟件上，提高了運動控制的實時性和可靠性。但是這些廠商的運動控制卡硬件都是由單處理器(比如C51、ARM或者DSP)組成，為了保證加工的精度和加工的效果，在加工的過程中必須專心做加工軌跡計算和發送位移指令，處理器不能響應鍵盤輸入、不能向顯示器的圖形緩沖區寫入數據，更不能接收和解釋網絡中送來的各種數據包。

由于現有數控加工設備的運動控制系統普遍采用單處理器結構，難以組網、集中管理，即使組網也難以在網絡通信的同時并行執行加工過程控制，以保證高速數控加工的精確性和可靠性；另外，要使運動控制系統具有友好、精美、交互功能強大的人機界面，比如類windows的界面風格和消息事件的快速響應，就需要快速處理大量內外數據以實現復雜畫面的顯示和刷新，這樣就難以避免地造成對實時加工的過程控制的影響.

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：針對現有技術中的不足，提供一種可以使數控加工設備的實時軌跡運動控制和網絡通信、人機界面任務并發運行、互不影響的雙處理器運動控制卡。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

雙處理器運動控制卡，包括第一微處理器模塊、與第一微處理器模塊相接的第一存儲器模塊，以及I/O接口模塊，與現有技術不同的是：還包括第二微處理器模塊，其上接有第二存儲器模塊，該處理器模塊與網絡接口相接，兩個微處理器模塊之間通過現場可編程門陣列模塊連接。

本新型采用雙處理器結構，使得第一微處理器模塊可專門負責實時加工過程控制，主要是完成復雜加工軌跡的計算、實時向加工設備的機械執行結構發送指令、緊急故障處理等任務；對于與控制卡連接的人機界面或上位機傳來的待加工圖形數據和加工指令則由第二微處理器模塊負責接收與存儲，而不必由第一微處理器模塊停止正在進行的任務來響應，在第二微處理器模塊接收了圖形數據及加工指令后可等到第一微處理器模塊沒有任務執行時再通過現場可編程門陣列模塊傳送給第一微處理器模塊，完成數據在控制卡內部的自動切換。這樣可以避免第一微處理器模塊突然中止任務的執行，或由于必須要接收圖形數據及加工指令而使計算或實時控制延遲而給加工精度造成的影響；在保證運動控制系統高速高精度加工時位移和其他控制加工設備的指令的精確性、實時性、穩定性和可靠性的同時，還可以在加工過程中并行和外部網絡進行數據交換，兩者互不影響，且第二微處理器模塊還承擔人機界面任務，控制卡自身的人機界面可以快速顯示、刷新與用戶交互的視窗風格的復雜畫面和及時響應觸摸屏、按鍵輸入信息。

所述第一微處理器模塊為浮點數字信號處理器，因而可以勝任定點數字信號處理器難以勝任的復雜加工軌跡的高速高精度計算。

所述第二微處理器模塊為ARM9架構處理器，該處理器具有MMU模塊，指令執行周期很快，所以支持Linux操作系統的運行，利用linux操作系統對圖形界面GUI的良好支持，可使本系統實現比較消耗處理器資源和儲存資源的帶消息機制的視窗風格的直觀人機界面。此外，linux操作系統強大的網絡通信功能以及進程調度的分時機制，非常適合承擔本運動控制卡外圍實時性要求不強的任務。

所述第一存儲器模塊包括同步動態隨機存取存儲器和NOR?FLASH。

所述第二存儲器模塊包括同步動態隨機存取存儲器和NAND?FLASH。

所述I/O接口模塊與現場可編程門陣列模塊連接。

所述現場可編程門陣列模塊上還接有數字模擬轉換模塊。