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运动控制卡的上下位机

上位机是指可以直接发出操控命令的计算机,一般是PC/host computer/master computer/upper computer。下位机是直接控制设备状况的计算机,一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先发给下位机,下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不读取设备状态数据(一般为模拟量),转换成数字信号反馈给上位机。上下位机都需要编程,都有专门开发系统。
  DSP由于其众多的外部接口和出色的数据处理能力,可以让它实现与上位机的通讯接口问题和实现一些复杂的控制算法。FPGA有如多的IO引脚。这正是本项目所需要的,在项目中,由于实现的功能比较多,所用到的IO口也相应很多,比如每轴都有模拟信号输出,要实现模拟信号输出,必须有DA转换模块,精度如果为16位,则四个轴就需要64个IO口作为DA模块的输入。此时选择FPGA作为外部接口的扩展模块再好不过。
  此外还可以通过FPGA接受电机的编码反馈信号,并且对反馈信号进行处理,这样在一定程度上也减轻了DSP芯片的负担。
  FPGA选择Altera公司的Cyclone II系列FPGA EP2C8F256C6。其工作电压3.3V,内核供电电压1.2V,8256个逻辑单元(LES),182个用户I/O口,165888bit的内部RAM,嵌入了18位的乘法器,每个乘法器又可以拆分成2个9位的乘法器,
  芯片内部含有2个锁相环(PLL),8个全局时钟(Global clocks)。该芯片所具有的逻辑单元数、频率和用户I/O口等都能很好的满足设计需求。
  驱动输出接口:运动控制卡此四轴运动控制器电机驱动接口采用数字脉冲输出和模拟输出两种方式,在数字脉冲输出方式下,有两种工作模式,一种为脉冲+方向信号模式、另一种是正/负脉冲信号模式,如图2-1和图2-2所示。为增强其抗干扰的能力,两种模式下的脉冲和方向信号后面都要以差分方式输出。模拟输出的方式是由数模转换电路将DSP及FPGA数据处理后输出的数字信号转换成-10V~+10V范围的电压信号输出。

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