基于CPLD的開(kāi)放式四軸運動(dòng)控制器的設計
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1、系統硬件結構
開(kāi)放式四軸運動(dòng)控制器的硬件結構如圖1所示。其中，虛線(xiàn)框內的部分由ALTERA公司的復雜可編程門(mén)陣列EPF6016實(shí)現。FLEX6000系列器件EPF6016是ALTERA公司為大容量設計提供的一種低成本可編程交織式門(mén)陣列，共有16000個(gè)可用門(mén)，1320個(gè)邏輯單元，117個(gè)I/O引腳，每個(gè)I/O引腳都有獨立的三態(tài)輸出使能控制。該器件采用OPEFLEX結構，能在最小的芯片尺寸上保持高性能和高布線(xiàn)率。器件的基本組成是邏輯單元（LE）。每個(gè)邏輯單元由一個(gè)4輸入查找表、一個(gè)寄存器以及作為進(jìn)位鏈和級連鏈功能的專(zhuān)用通道。每十個(gè)邏輯單元組成一個(gè)邏輯陣列塊（LAB）。器件采用SRAM構造，可以通過(guò)外部EEPROM或控制器實(shí)現在線(xiàn)配置，能使設計者在設計初期以及設計測試過(guò)程中對設計作靈活的修改，同時(shí)也能夠通過(guò)在線(xiàn)重新配置來(lái)改變其內部功能。運動(dòng)控制器的硬件功能編程由ALTERA公司提供的MAX+PLUSII開(kāi)發(fā)系統支持，設計采用了原理圖輸入方式，設計和調試比較直觀(guān)、簡(jiǎn)便。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191937.htm
該運動(dòng)控制器的硬件結構分為以下幾部分：
（1）主機接口電路：運動(dòng)控制器采用了ISA-AT總線(xiàn)接口，同時(shí)設計了PC-104接口。數據總線(xiàn)寬度為16位，接口功能在EPF6016內部實(shí)現，其中包括總線(xiàn)地址譯碼、數據和命令鎖存、中斷及復位等功能。
（2）光電編碼器接口電路：運動(dòng)控制器接收四路光電編碼器差分輸入信號作為位置反饋，最高輸入頻率為1MHz，輸入的A、B相信號經(jīng)過(guò)差動(dòng)接收后，在EPF6016內部經(jīng)過(guò)數字濾處理后進(jìn)行倍頻和辨向，產(chǎn)生的方向信號和脈沖信號進(jìn)入16位加減計數器。系統軟件可以計數而獲得實(shí)際的位置變化。
（3）模擬量輸出電路：高性能的運動(dòng)控制器應采用高分辨率的D/A轉換器。為了保證模擬量控制信號的精度，并考慮到模擬量信號在線(xiàn)上傳輸引起的漂移和電壓降落，運動(dòng)控制器和伺服驅動(dòng)器之間的模擬控制接口信號至少應有12位以上的精度。本文中的運動(dòng)控制器采用了低成本、小封裝體積的雙16位串行輸入D/A轉換器AD1866，構成雙極性電壓輸出方式。在EPF6016內部設計了控制4路并發(fā)式并行/串行數據轉換以及4路D/A地址選擇電路，運動(dòng)控制器的模擬量電壓輸出范圍為±10V。
（4）數字量輸入輸出電路：運動(dòng)控制的所有I/O信號均采用光電隔離處理，考慮到I/O并關(guān)信號可能產(chǎn)生的信號抖動(dòng)現象，對每一路I/O信號都進(jìn)行了相應的數字濾波處理以消除噪聲信號?？刂破髟O計了40路I/O信號，其中包括16路專(zhuān)用輸入信號、2中特殊開(kāi)關(guān)輸入信號（用于坐標測量或定位的接觸式測頭信號和急停開(kāi)關(guān)信號），另外還設計了16路可編程通用I/O信號（8路輸入/8路輸出）。實(shí)際上，所有的I/O信號除個(gè)別信號具有獨特的功能外，都是開(kāi)放的，可以根據I/O信號除個(gè)別信號具有獨特功能外，都是開(kāi)放的，可以根據應用的特點(diǎn)設計具體的功能。
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