CN110376936A - 一种一体化运动控制器 - Google Patents

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刘绿山
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output

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Abstract

本发明公开了一种一体化运动控制器，包括嵌入式处理器、FPGA、桥芯片和CPU，所述嵌入式处理器连接FPGA，FPGA还连接桥芯片，桥芯片还连接CPU，所述嵌入式处理器上还连接有电机控制接口，FPGA还连接有IO接口和整合型接口，桥芯片上还连接有整合型接口、对外通信接口和人机接口，本发明的有益效果是：1、不通过连接器和线缆，解决了接触问题。提高了***的可靠性。解决了运动控制***的一个重要的故障点。2、通过两者的结合，可以定义出整合型功能接口。这些接口同时包含运动控制专用信号和计算机***专用信号。如人机界面控制接口。3、去掉了连接器和线缆，降低了***的成本。缩小了控制器体积，提高了产品的集成度。

Description

一种一体化运动控制器
技术领域
本发明涉及一种控制器，具体是一种一体化运动控制器。
背景技术
目前使用X86结构的运动控制***有多种结构，有PCI板卡，PC104型、有VME、Campact PCI等。这些结构都是主板通用处理器部分和运动控制器部分分离，通过接插件将通用处理器部分和运动控制器进行连接，以及使用线缆和外面端子板链接。
但是通过接插件线缆连接，存在机械接触，其相应的带来振动问题、粉尘问题、老化问题和温度适用性问题等。接插件和线缆连接存在的问题，是整个运动控制***中主要的故障点之一。
因此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化运动控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种一体化运动控制器，包括嵌入式处理器、FPGA、桥芯片和CPU，所述嵌入式处理器连接FPGA，FPGA还连接桥芯片，桥芯片还连接CPU，所述嵌入式处理器上还连接有电机控制接口，FPGA还连接有IO接口和整合型接口，桥芯片上还连接有整合型接口、对外通信接口和人机接口。
作为本发明的进一步技术方案：所述CPU为X86架构CPU。
作为本发明的进一步技术方案：所述嵌入式处理器为ARM处理器。
作为本发明的进一步技术方案：所述整合型接口包括COM口、USB口、EtherNet网口、EtherCAT总线接口和IO扩展总线接口。
作为本发明的进一步技术方案：所述EtherCAT总线接口和IO扩展总线接口通过I/O控制器进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、不通过连接器和线缆，解决了接触问题。提高了***的可靠性。解决了运动控制***的一个重要的故障点。2、通过两者的结合，可以定义出整合型功能接口。这些接口同时包含运动控制专用信号和计算机***专用信号。如人机界面控制接口。3、去掉了连接器和线缆，降低了***的成本。缩小了控制器体积，提高了产品的集成度。
附图说明
图1为本发明的原理方框图。
图2为本发明的信号传输原理图。
图3为双口RAM握手标志状态转移过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1-3，一种一体化运动控制器，包括通用处理器X86 CPU、运动控制芯片ARM+FPGA和IO管理芯片CPLD，运动控制器和通用处理器之间连接有一个用于进行数据通信的数据传输模块。运动控制器和通用处理器，以及IO管理芯片CPLD，设置在同一块电路板上。本实施例中的通用处理器可以是一通用计算机，如通用X86计算机***，可在该通用处理器上运行各种工业控制软件，产生进行工业控制的各种控制信息，并将控制信息发送到数据传输模块进行存储；运动控制器由嵌入式处理器ARM和逻辑器件FPGA共同组成，其主要是从数据传输模块中读取存储的控制信息，并根据该控制信息完成工业控制的具体动作，实现运动控制。运动控制器在执行控制信息指令后，产生反馈信息，并将该反馈信息数据存储到数据传输模块中，通用处理器从数据传输模块中读取该反馈信息，并进一步产生控制信息进行运动控制。具体的数据传输方法见本实施例以下描述的运动控制***的控制方法。
本实施例中，通用处理器和运动控制器采用PCI总线协议交换数据，数据传输模块可以是一双端口存储器，此双端口存储器一侧映射到PCI的地址空间，另一侧映射到运动控制器，即嵌入式处理器的地址空间。通用处理器和运动控制器都可以对双端口存储器进行读写操作，通过共享双端口存储器的内存空间，实现数据的传递。
实施例2，与实施例1的区别之处在于，运动控制***还包括一整合接口模块，其连接数据传输模块，主要将从通用处理器和运动控制器中的通信数据中引出工控显示需要的专用接口，实现人机交互。其专用接口包括运动控制专用信号接口和计算机***专用信号接口，如人机界面控制接口、包括COM口、USB口、EtherNet网口、EtherCAT总线接口和IO扩展总线接口；其中EtherCAT总线接口和IO扩展总线接口通过I/O控制器进行控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种一体化运动控制器，包括嵌入式处理器、FPGA、桥芯片和CPU，其特征在于，所述嵌入式处理器连接FPGA，FPGA还连接桥芯片，桥芯片还连接CPU，所述嵌入式处理器上还连接有电机控制接口，FPGA还连接有IO接口和整合型接口，桥芯片上还连接有整合型接口、对外通信接口和人机接口。
2.根据权利要求1所述的一种一体化运动控制器，其特征在于，所述CPU为X86架构CPU。
3.根据权利要求1所述的一种一体化运动控制器，其特征在于，所述嵌入式处理器为ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的一种一体化运动控制器，其特征在于，所述整合型接口包括COM口、USB口、EtherNet网口、EtherCAT总线接口和IO扩展总线接口。
5.根据权利要求4所述的一种一体化运动控制器，其特征在于，所述EtherCAT总线接口和IO扩展总线接口通过I/O控制器进行控制。
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