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基于嵌入式运动控制器系统的设计与开发

时间:08-28 来源:微计算机信息 点击:

1引言

目前,嵌入式技术已成为通讯、控制和消费类产品的发展方向,嵌入式系统i -:要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它的开发应用已被列入国家重点科技发展计划,以其体积小、功能强、价格低的优势而得到口益)、一泛的应用,已成为工业自动化应用的一种趋势。

运动控制器技术,是综合应用自动控制、计算机控制等相关技术,对机械传动装置. l‘电机的位置、速度进行实时的控制管理,使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。嵌入式结构的运动控制器把计算机嵌入到运动控制器,能够独立运行,它与计算机之间的通信采用了可靠的总线连接方式(采用针式连接器),更加适合工业应用。

2系统硬件平台设计

嵌入式运动控制器i -:要包括两个部分:嵌入式CPU I-:板和运动控制模块。运动控制模块可采用固高科技有限公司的高性能运动控制板卡,在高性能运动模块的基础上,对嵌入式处理器部分有严格的要求,例如:对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的,1‘断响应时间;具有功能较强的存储区保护功能;可扩展生长的处理器结构,能迅速地开发出满足各种应用性能的嵌入式微处理器;功耗很低

因此选用了ICOP-6070嵌入式i -:板作为系统核心,具体接口见图1。除了核心控制模块外,就是运动控制模块,它是具体动作的执行者。嵌入式PC104 I-:机板通过插件直接插装在运动控制卡上,运控卡上有两个DB62插座,连接到端子板上,再由端子板给出控制电机信号。由于运动控制器和计算机模块之间分别采用插针式的连接.相互独立.运动控制器和PC板都

3软件平台设计

工业嵌入式系统的i -:要指标是:实时性、高效率、安全稳定性与可靠性以及结构紧凑、易于剪裁、良好的开放性。可供嵌入式应用的图形操作系统有多种,比如Windows CE,PaIm OS等,而Palm OS一般只应用在手持设备上。适合工业环境应用(过程)标准的系统,目前有Windows CE和Linux等儿种。

WinCE是微软开发的多任务嵌入式操作系统,模块化及可伸缩性、实时性能好,通信能力强大,支持很多种嵌入式 CPU(包括X86,arm等)。选择Windows CE.net嵌入式操作系统,作为本嵌入式运动控制系统的操作平台,最I-:要考虑Windows操作简单实用,多任务的操作,功能的强大,性能的稳定,最I-:要是Win-doves程序移植方便,熟悉Windows程序开发的人员,能够迅速掌握Windows CE .net程序的开发,同时减少程序开发人员的难度。

3.1操作系统平台设计

为了能够能在Windows CE .net操作系统,必须定制一个Windows CE .net操作系统平台,平台的生成可以使用Windows CE .net的工具Platform Builder 4.2 0其生成平台I-:要步骤如下:

(1)将Windows CE .net 4.2的操作平台装入PC机。

(5)完成了嵌入式平台的工程,可以将NK.bin下载到I-:板运行,也以通过网络下载到嵌入式I-:板上运行。

3.2嵌入式运动控制器驱动程序

在使用运动控制器之前,必须先安装运动控制器的驱动程序,这样才可以正确使用运动控制器,加入此驱动程序的步骤如下:

(1)将运动控制器驱动程序文件GooGolDriver.dll拷贝到平台的Release目录下。

(2)在平台编辑环境,}‘打开工程,}' proj ect.reg文件,将如下文本内容复制到此文件,}‘。
[HKEY LOCAL,_MACHINE\Drivers\BuiltIn\GooGolDriver


(4)至此,嵌入式系统的SDI安装完毕,eMbeddedVisual C++可以在此SDI的基础下开发程序。

本软件最I-.要的功能通过运动控制器的运动指令的调用,来实现在运动控制器的使用,满足具体的应用,1‘的控制过程。

工业控制软件是工控系统用于控制工业生产的软件部分,其安全性和可靠性的要求是非常高了。本控制软件除了具有工业控制软件的基本特点之外,还需有具有以下特点:系统软件的长期稳定工作特性;控制软件实时性;控制软件操作的实用性、简单性; 根据工业控制软件特点,因此本软件,}‘没有丰富的图形显小界面,I-.要从功能实现、软件稳定性、控制的实时性、软件操作简单上编写。以能够完好的达到功能演小为目的编写此程序。

在对嵌入式运动控制器操作之前,先必须初始化嵌入式运动控制器;为了更好的反应当前加工状态,须要实时读取当前加工机床的实际位置,根据此位置信息,把实际的加工情况用简单的三维图形显小出来。

5小结

传统基于PC的运动控制器,采用软件实现的控制方法,无论性能如何提高,也不能胜任越来越高的高速高精度要求。嵌入式运动控制器的研究是一个系统的过程,为了确保性能的稳定和可靠性,必须对软硬件的设计有一个全

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