1 引言

　　隨著嵌入式技術的迅速發(fā)展，其在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用。因此將嵌入式技術與運動控制技術相結合，研制出高速高精度嵌入式運動控制器具有重要意義。本文設計了一種以TMS320VC5402為核心處理器，適用于多輸入多輸出專用運動控制器硬件平臺。該平臺能夠實現(xiàn)多傳感器信號采集、信息融合、位置控制算法、網(wǎng)絡功能、多路輸出給驅動系統(tǒng)，實現(xiàn)信息/能量轉換。

　　2 運動控制器平臺硬件設計

　　2.1 運動控制器系統(tǒng)硬件結構

　　根據(jù)運動控制器接口要求將系統(tǒng)分為主電路和外設兩個部分。主電路部分由以TI公司的處理器芯片TMS320VC5402為主體的數(shù)字電路構成；外設部分由相關外圍接口電路構成。按照功能不同可以分為以下幾個模塊：DSP最小系統(tǒng)、網(wǎng)卡接口電路、PCI接口、串口收發(fā)電路、模擬量，脈沖量和開關量的接口、人機交互接口。

　　2.2 硬件系統(tǒng)各功能模塊介紹

　　2.2.1 DSP 獨立小系統(tǒng)接口電路

　　所謂最小系統(tǒng)是指在盡可能少的外部元器件和電路條件下，形成一個使DSP能夠正常運行的最簡單的系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用16位定點DSP TMS320VC5402為核心器件，構成整個系統(tǒng)控制核心。由于選用的TMS320VC5402其片內(nèi)有可用于數(shù)據(jù)、程序空間的存儲器，因此，最小系統(tǒng)可由DSP本身以及晶體振蕩器、復位電路、譯碼電路等組成。

　　2.2.2 以太網(wǎng)通信接口電路設計

　　基于嵌入式系統(tǒng)的運動控制器非常重要的功能之一就是要實現(xiàn)網(wǎng)絡信息傳遞。因此需要s用網(wǎng)絡接口芯片來實現(xiàn)網(wǎng)絡之間通信。在本系統(tǒng)中采用了REALTEK公司的RTL8019AS網(wǎng)絡接口芯片。

　　RTL8019AS 引腳可分為電源及時鐘引腳、網(wǎng)絡介質(zhì)接口引腳、自舉ROM及初始化EEPROM接口引腳、主處理器接口引腳、輸出指示及工作方式配置引腳。由此將網(wǎng)卡硬件接口電路設計主要分為兩大部分：第一部分為網(wǎng)卡與DSP接口實現(xiàn)，第二部分為網(wǎng)卡芯片外圍電路設計。RTL8019AS的總線接口是與ISA總線兼容的，雖然不能與5402的外部總線直接接口，但是只要進行一些簡單的邏輯變換就可以了。另外，5402和RTL8019AS的引腳電平不兼容，因此它們之間對應的引腳不能夠直接相連，需要在中間加上電平轉換芯片，系統(tǒng)中的CPLD可以完成電平轉換功能，通過CPLD還能夠產(chǎn)生RTL8019AS的控制邏輯信號。

　　2.2.3 PCI 接口設計

　　由于在系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫约皩崟r性要求較高，所以采用方法之一即通過 PCI局部總線的方法與主機的進行通訊。這比傳統(tǒng)的通過ISA總線的方式來通訊的方法具有速度高、可即插即用、可移植性好等方面的優(yōu)勢。在本系統(tǒng)中，采用 TI的專用配套芯片PCI2040將PCI總線與DSP5402的HPI（Host Port Interface）接口進行連接。

　　圖1 運動控制器硬件框圖

　　圖2 AD轉換接口電路圖