基于嵌入式运动控制器系统的设计与开发

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