[發(fā)明專利]多軸聯(lián)動經(jīng)濟型系統(tǒng)的控制電路及在面向FDM中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911403117.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110879563A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建華;葛紅宇;李承錦;林健;李魯;俞耀
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種多軸聯(lián)動經(jīng)濟型系統(tǒng)的控制電路，其特征是控制電路的基本邏輯結(jié)構(gòu)單元包括：

SPI讀模塊SpiRd、SPI寫模塊SpiWr、指令譯碼模塊DecInstr、PWM輸出控制模塊U1PwmDrv、采集轉(zhuǎn)換控制模塊U0MaxDrv、開關(guān)量輸出模塊DigOutP、開關(guān)量輸入模塊DigInP、運動指令隊列模塊mInstr、運動指令執(zhí)行控制模塊ExeInstr、X向運動控制模塊UxMtDrv、Y向運動控制模塊UyMtDrv、Z向運動控制模塊UzMtDrv與W軸運動控制模塊UwMtDrv；其中：

SpiRd與SpiWr共同實現(xiàn)SPI讀寫控制；

DigOutP與DigInP實現(xiàn)開關(guān)量輸入/輸出控制；

UxMtDrv、UyMtDrv、UzMtDrv與UwJetMt實現(xiàn)被控對象的XYZW向運動控制；

SpiWr接收SPI總線的MOSI、SCK與NSS信號，并執(zhí)行數(shù)據(jù)解析與數(shù)據(jù)判別，計算指令碼CMD、指令數(shù)據(jù)DInst與數(shù)據(jù)序號DIndx，然后將計算結(jié)果送至DecInstr模塊，執(zhí)行指令譯碼；

SpiRd響應(yīng)SPI總線的SCK與NSS信號，將SPI發(fā)送寄存器TBuf中的數(shù)據(jù)按照預(yù)定時序送至SPI總線的MISO端口；

DecInstr接收SpiWr輸出的指令數(shù)據(jù)，實現(xiàn)指令譯碼并執(zhí)行部分指令；

a、收到運動指令，則計算mInstr指令隊列寫指針WrP，判斷隊列滿狀態(tài)QueF，并根據(jù)寫指針WrP，將數(shù)據(jù)寫入mInstr指令隊列，等待指令執(zhí)行控制模塊ExeInstr處理；

b、收到PWM輸出、采集轉(zhuǎn)換或開關(guān)量輸出指令，則DecInstr將指令參數(shù)送至相應(yīng)PWM輸出、采集轉(zhuǎn)換或開關(guān)量輸出模塊電路，啟動U1PwmDrv、U0MaxDrv或DigOutP，輸出預(yù)定的PWM波形、啟動采集轉(zhuǎn)換或輸出指定的開關(guān)量；

c、收到開關(guān)量輸入、XYZ坐標采集、AD采集數(shù)據(jù)獲取或運動狀態(tài)采集指令，DecInstr檢索相應(yīng)的寄存器DIBuf、MtCor、wData或MtBsy，并將其數(shù)據(jù)送至SPI發(fā)送寄存器TBuf，由SpiRd送至SPI總線；

MtCor寄存器中數(shù)據(jù)為XYZ向的當前坐標信息，即UxMtDrv、UyMtDrv、UzMtDrv送出的XYZ當前坐標Cor；

MtBsy寄存器中數(shù)據(jù)為XYZ軸的當前狀態(tài)，即UxMtDrv、UyMtDrv、UzMtDrv送出的XYZ當前忙閑狀態(tài)Bsy；

DigOutP響應(yīng)指令譯碼DecInstr送出的使能信號EnDO，將開關(guān)量輸出緩沖DObuf的數(shù)據(jù)送至SPI總線的開關(guān)量輸出端口DO；

DigInP采集SPI總線的開關(guān)量輸入端口DI，將相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)送入開關(guān)量輸入緩沖DIbuf，同時響應(yīng)DecInstr輸出的使能信號EnDI，將DIbuf的數(shù)據(jù)送至SpiRd的發(fā)送緩沖TBuf，最后由SpiRd送出集成電路；U0MaxDrv接收DecInstr送出的使能信號EnAd，產(chǎn)生外部AD器件需要的mSK與mCS控制信號；同時，U0MaxDrv根據(jù)AD器件的時序要求動態(tài)采集SPI總線的串行數(shù)據(jù)端口DM，將獲得的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送至寄存器wData；而后，DecInstr響應(yīng)采集數(shù)據(jù)讀取指令，將wData數(shù)據(jù)送至TBuf，由SpiRd送至SPI總線；

U1PwmDrv響應(yīng)DecInstr送出的使能信號EnPWM，根據(jù)DecInstr輸出的脈寬參數(shù)wDur與脈間參數(shù)wInt輸出指定的PWM波形；

ExeInstr接收DecInst送出的mInstr寫指針WrP，獲取mInstr的指令數(shù)據(jù)，計算XYZW運動的方向Dr、mInstr的讀指針RdP、運動段結(jié)束停止標志Stp與運動指令隊列空標志QueE；然后將指令速度Spd、位移Dis、運動方向Dr、運動段停止標志Stp送入指定的UxMtDrv、UyMtDrv、UzMtDrv或UwJetMt，輸出相應(yīng)XYZW的驅(qū)動脈沖xCp、yCp、zCp與wCp，實現(xiàn)相應(yīng)運動；XYZW的運動方向也由ExeInstr輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征是該控制電路是面向FDM的一類經(jīng)濟型數(shù)控電路；

X向運動控制模塊UxMtDrv、Y向運動控制模塊UyMtDrv、Z向運動控制模塊UzMtDrv分別對應(yīng)控制FDM的oxyz坐標系內(nèi)的X/Y/Z向運動；W軸運動控制模塊UwMtDrv對應(yīng)控制FDM的噴絲動作。