[發(fā)明專利]基于數(shù)據(jù)總線的分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)鐘同步校準(zhǔn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410272641.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN104111694A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周柔剛;周云飛;涂驍;劉廣斗;嚴(yán)思杰;汪松;紀(jì)善昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F1/12
• 分類號(hào): G06F1/12
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種時(shí)鐘同步校準(zhǔn)方法，更具體地，涉及一種基于數(shù)據(jù)總線的分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)鐘同步校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

對(duì)于大型制造裝備的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，往往需要對(duì)十幾甚至幾十根軸進(jìn)行多軸控制，多軸控制需要有多個(gè)運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理，每塊運(yùn)動(dòng)控制卡有著單獨(dú)的處理器(CPU)，也就是說，可以將大型制造裝備的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)視為一個(gè)由多個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)組合而成的整系統(tǒng)。

這些控制卡掛接于諸如VME底板上。VME(VersaModule?Eurocard)總線是一種通用的計(jì)算機(jī)總線，結(jié)合了Motorola公司Versa總線的電氣標(biāo)準(zhǔn)和在歐洲建立的Eurocard標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械形狀因子，是一種開放式架構(gòu)。它定義了一個(gè)在緊密耦合(closely?coupled)硬件構(gòu)架中可進(jìn)行互連數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和連接外圍控制器件的系統(tǒng)。VME的P1口為標(biāo)準(zhǔn)口，P2口可供用戶自定義開發(fā)協(xié)議。P2口自定義有地址線，數(shù)據(jù)線以及使能線來控制數(shù)據(jù)在板卡間交互。P2總線為一塊總線控制卡進(jìn)行控制，總線控制卡根據(jù)設(shè)定好的排布，依次發(fā)送地址序列至P2口地址總線，各板卡根據(jù)接收到的地址進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送(接收)來進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)各板卡間數(shù)據(jù)交互。

整機(jī)工作中，系統(tǒng)內(nèi)各單獨(dú)子系統(tǒng)需精密同步運(yùn)行，即各塊處理器(CPU)伺服周期開始時(shí)間需要嚴(yán)格一致，然而，由于各塊運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)的時(shí)鐘系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，導(dǎo)致各子系統(tǒng)處在不同的時(shí)鐘域，而這些頻率近似相等的時(shí)鐘系統(tǒng)晶振存在相位偏差及頻率的微小差異，在長(zhǎng)時(shí)間的工作過程中，時(shí)鐘系統(tǒng)內(nèi)晶振頻率微小差異會(huì)隨時(shí)間的累積且造成子系統(tǒng)之間伺服周期開始時(shí)刻存在差異，從而造成系統(tǒng)同步性遭破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，旨在提供一種基于數(shù)據(jù)總線的分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)鐘同步校準(zhǔn)方法，通過系統(tǒng)主控制卡內(nèi)的基準(zhǔn)時(shí)鐘對(duì)子系統(tǒng)時(shí)鐘實(shí)時(shí)修正、實(shí)現(xiàn)多處理器控制系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中各子系統(tǒng)時(shí)鐘能夠?qū)崟r(shí)同步，保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)伺服周期開始時(shí)刻一致性，以保證整機(jī)系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中各塊運(yùn)動(dòng)控制卡伺服周期開始時(shí)間與總線控制卡保持一致和同步，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中安裝有多塊運(yùn)動(dòng)控制卡的系統(tǒng)在運(yùn)行過程中同步性失效問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種基于數(shù)據(jù)總線的分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)鐘同步校準(zhǔn)方法，所述分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括總線控制卡、一個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)控制卡，數(shù)據(jù)總線板和設(shè)置在數(shù)據(jù)總線板上的數(shù)據(jù)總線，所述數(shù)據(jù)總線板與總線控制卡以及一個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)控制卡通過數(shù)據(jù)總線相連；

所述一個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)控制卡均設(shè)置有特殊地址匹配單元，所述特殊地址匹配單元存有與特殊地址相同的數(shù)據(jù)；

所述時(shí)鐘同步校準(zhǔn)方法包括如下步驟：

1)按照預(yù)設(shè)的伺服周期，在每個(gè)伺服周期開始階段，總線控制卡產(chǎn)生地址序列，其中，地址序列的第一個(gè)地址為特殊地址；

2)所述一個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)控制卡通過數(shù)據(jù)總線接收總線控制卡產(chǎn)生的地址序列，然后將地址序列中的地址信號(hào)與特殊地址匹配單元存有的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)進(jìn)行比對(duì)的地址信號(hào)與特殊地址匹配單元存有的數(shù)據(jù)相同時(shí)，所述一個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)，從而開始新的伺服周期的計(jì)算，否則，繼續(xù)當(dāng)前的伺服周期計(jì)算。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)總線為VME—P2總線，以及所述數(shù)據(jù)總線板VME底板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述VME—P2總線的P2接口包括地址線，數(shù)據(jù)線以及使能線，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在VME底板與一個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)控制卡以及總線控制卡之間的數(shù)據(jù)交互。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述總線控制卡為系統(tǒng)主控卡，用于控制數(shù)據(jù)在VME—P2總線上的調(diào)度，總線控制卡中設(shè)置有P2總線主控制器，P2總線主控制器與VME底板通過VME—P2總線相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述一個(gè)以上運(yùn)動(dòng)控制卡均設(shè)置有一個(gè)P2總線從控制器，以及一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，所述P2總線從控制器與數(shù)字信號(hào)處理器相連，P2總線從控制器與VME底板通過VME—P2總線相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述P2總線從控制器包括所述特殊地址匹配單元。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟2)具體為：