基于DSP的運動(dòng)控制系統設計

摘要：為了滿(mǎn)足CNC齒輪測量中心的測量精要求，針對定點(diǎn)數字信號處理器(DSP)TMS320LF2407A的特點(diǎn)，設計一種以DSP運動(dòng)控制為核心的運動(dòng)控制系統。該系統通過(guò)DSP內部集成的A／D轉換模塊對傳感器電壓值進(jìn)行采樣，由DSP控制給出指令，驅動(dòng)電機運動(dòng)，實(shí)現了位置控制，測量精度大大提高。并給出系統硬件電路設計。根據實(shí)際情況，給出CAMAC接口電路設計。
關(guān)鍵詞：CNC；DSP；硬件組成；CAMAC；TMS320LF2407A

隨著(zhù)工業(yè)中對運動(dòng)控制的速度和精度要求越來(lái)越高，一般運動(dòng)控制系統難以取得滿(mǎn)意的控制效果。當前的數字電機控制系統中，大多采用單片機控制，由于單片機的結構和復雜的指令系統存在運算速度較慢，處理能力有限等問(wèn)題。因此，單片機不能滿(mǎn)足那些實(shí)時(shí)性和精度要求較高的控制場(chǎng)合。結合CNC齒輪測量中心，這里提出一種基于DSP的運動(dòng)控制系統。該系統設計是以TMS320LF2407A型DSP為控制核心，采用“PC+CPLD+DSP”方案，實(shí)現電機的位置控制。

1 運動(dòng)控制系統組成
圖l為基于CNC齒輪測量中心的運動(dòng)控制系統原理框圖，它主要由CAMAC接口電路、信號采集、DSP外圍電路和電機驅動(dòng)等4部分組成。

上位機發(fā)送指令給以TMS320LF2407A型DSP為核心的控制系統，DSP以中斷方式接收控制指令和參數，傳感器信號反應測頭與被測工件之間的位置偏差，該模擬信號經(jīng)幅值變換電路后，作為控制信號送至DSP的A／D轉換器。經(jīng)片內控制器處理后，輸出所接收到的控制指令和參數，經(jīng)脈沖發(fā)生器和驅動(dòng)放大電路送給步進(jìn)電機，驅動(dòng)電機執行相應動(dòng)作。從而該運動(dòng)控制系統能夠精確測量被測工件。

2 系統硬件電路設計
2．1 DSP器件
選用的TMS320LF2407A型定點(diǎn)DSP，采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，供電電壓為3．3 V，使得控制器功耗降低。片內集成有高達32 K字的Flash程序存儲器，1．5 K字的數據／程序RAM，544字的雙口RAM和2 K字的單口RAM。執行速度高達40 MI／s，提高控制器的實(shí)時(shí)控制能力。TMS3-20LF2407A具有2個(gè)時(shí)間管理模塊EVA和EVB，每個(gè)事件管理器有2個(gè)16位通用定時(shí)器，8個(gè)16位脈寬調制(PWM)輸出通道。該模塊可實(shí)現同步A／D轉換功能，高性能10位模數轉換器的轉換時(shí)間為375 ns，提供多達16路的模擬輸入，具有自動(dòng)排序功能，1個(gè)TMS320LF2407A控制器可控制多個(gè)電機。