MCT4軸運控控制卡硬件手冊

MCT8000/8100/8200 系列運動控制器硬件使用手冊 中國運動控制先驅2001 深圳市摩信科技有限公司MCT8000/8100/8200系列運動控制器硬件使用手冊版本 1.00深圳市摩信科技有限公司摩信公司已經(jīng)停止營業(yè)，若有相關產(chǎn)品問題的咨詢，請電話0755-，找白先生咨詢。深圳市摩信科技有限公司深圳市福田區(qū)深南路竹子林公路主樞紐管理控制中心1806室郵編：電話：（0755） 傳真：（0755）網(wǎng)址：版權聲明深圳市摩信科技有限公司保留所有權力深圳市摩信科技有限公司（以下簡稱摩信科技）保留在不事先通知的情況下，修改本手冊中的產(chǎn)品和產(chǎn)品規(guī)格書的權力。摩信科技不承擔由于使用本手冊或本產(chǎn)品不當，所造成直接的、間接的、特殊的、附帶的或必然的損失或責任。摩信科技具有對本產(chǎn)品的專利權、版權和其它知識產(chǎn)權。未經(jīng)授權，不得直接或者間接的制造、加工使用本產(chǎn)品及其相關部分。 目錄如何使用本手冊本使用手冊提供了正確使用MCT8000系列運動控制器的信息。另一本手冊，MCT8000/8100/8200系列運動控制器：軟件使用手冊說明了使用這些控制器所要用到的命令和函數(shù)。您的運動控制器設計上可用于所有的電機控制系統(tǒng)，如直流伺服、交流伺服和步進電機控制系統(tǒng)。為滿足您的應用要求，必須設定和配置適當?shù)能浖h(huán)境。請參照MCT8000/8100/8200系列運動控制器：軟件使用手冊了解詳細情況。警告：運動中的機器有危險！使用者有責任在機器中設計有效的出錯處理和安全保護機制，摩信科技沒有義務或責任對此造成的附帶或必然的損失負責。目錄第一章 緒論 .(1)1.1 概述 .(2)1.2 電機類型簡介 .(2)1.2.1 輸入信號為+/-10V的標準伺服電機.(2)1.2.2 輸入信號為正弦波形無刷伺服電機.(2) 1.2.3 輸入信號脈沖和方向信號的步進電機 .(2)1.3 系統(tǒng)組成(3)1.3.1 電機.(3)1.3.2 放大器.(3) 1.3.3 編碼器 .(4)1.4 系統(tǒng)結構簡介.(5)1.5 應用.(6)第二章 MCT8000/8100/8200控制器的安裝.(7)2.1 安裝前注意事項 .(7)2.2 主機配置要求.(7)2.3 MCT8000控制器的設置.(8)2.4 安裝MCT8000控制器.(10)2.5 運行自檢測程序.(10)第三章 主機接口.(11)第四章 數(shù)字信號處理芯片TMS320C31.(12)4.1 DSP 內存映射.(13)4.2 片外內存 .(14)4.3 串行接口.(15)4.4 DSP 外部中斷.(15)第五章 輸入/輸出子系統(tǒng).(16)5.1 模數(shù)轉換.(16)5.2 數(shù)模轉換.(16)5.3 數(shù)字I/O.(16)5.4 編碼器接口.(16)第六章 JTAG接口.(17)第七章 接線端子分布.(18)第八章 MCT8000控制器技術參數(shù).(21)第九章 故障診斷. (22)9.1 概述.(22)9.2 安裝.(22)9.3 通訊.(22)9.4 可靠性.(22)產(chǎn)品質量保證書.(23)附錄1 MCT8000-I/O接口板.(24)附錄2 應用實例. (28)索引第一章 緒 論1.1 概述MCT8000/8100/8200系列控制器可以通過ISA/PCI總線或USB接口直接與PC機相連接，不同型號的控制器連接方式不同。其中，MCT8000系列的接口為ISA總線，MCT8100系列為PCI總線，而MCT8200是USB接口。由于采用了最新的DSP和FPGA技術，這些控制器都具有高速通信功能、高頻率的編碼器計數(shù)功能和低電磁輻射等特點。經(jīng)過特殊的設計，所有的MCT8000/8100/8200控制器都能基于主機運行或者不基于主機獨立運行。借助于MCT8000的軟件包，控制器可以獨立運行或通過互聯(lián)網(wǎng)運行。詳細情況，可參考另一本用戶手冊MCT8000/8100/8200系列運動控制器：軟件使用手冊。 MCT8000/8100/8200系列控制器提供兩個雙端口RAM通信通道，一個通道用于發(fā)送和接受命令，另一個通道用于主機與控制器之間的數(shù)據(jù)傳遞。實現(xiàn)了在程序運行過程中，讀取控制器的運行狀態(tài)參數(shù)?？刂破骺蓪崿F(xiàn)高速伺服控制，其編碼器計數(shù)頻率高達17MHz，步進電機的最高脈沖頻率為3MHz，每軸的伺服刷新周期為10s?？刂破魃嫌?M的閃存（FLASH）用于非易失存儲，可保存應用程序、系統(tǒng)參數(shù)、數(shù)組和底層軟件。新版本的底層軟件可以在不拔出運動控制器的情況下，方便地通過主機進行在線升級。另外，也可以選擇將底層軟件保存在1M的可擦寫只讀存儲器（EPROM）中。MCT8000/8100/8200可將多至八軸的控制器集成在一個ISA卡上。其中MCT8000/2、MCT8000/4二至四軸控制器集成在一塊7.6 x 3.9卡上；MCT8000/6、MCT8000六至八軸控制器集成在一塊8.7 x 3.9卡上。即將推出的MCT3200控制器，32軸集成在一個ISA/PCI卡上。需要了解詳情，請向MCT顧客服務中心咨詢。MCT8000/8100/8200控制器可解決復雜的運動控制問題，如點動、點到點定位、矢量定位、電子齒輪、多軸聯(lián)動和輪廓控制。控制器的自動加減速功能消除了運動沖擊，從而實現(xiàn)平滑的運動軌跡。為平穩(wěn)地跟蹤復雜軌跡，MCT8000/8100/8200實現(xiàn)了無限制直線和圓弧段的連續(xù)矢量進給?？刂破骶哂卸噍S的電子齒輪功能和主從運動功能。為與外部事件同步，MCT8000/8100/8200提供了24個可編程的數(shù)字輸入，8個數(shù)字輸出和8個用于模擬傳感器、壓力變送器等模擬信號輸入的通道。MCT8000控制器還提供了特制的光電隔離輸入，可用于限位開關、運動取消、系統(tǒng)歸零和其它信號的中斷輸入?？刂破鞲綆У能浖?，提供了JAVA環(huán)境下功能強大的應用程序操作界面，可實現(xiàn)PID參數(shù)自動調節(jié)，在PC機的屏幕上顯示運動軌跡，編譯G指令程序等功能。驅動程序可用于Windows 95/98/NT操作系統(tǒng)。1.2 電機類型簡介MCT8000/8100/8200 可控制下述類型的電機：1. 輸入信號為+/- 10 伏的標準伺服電機(直流或交流)，2. 輸入信號為脈沖和方向信號的標準伺服電機(直流或交流)，3. 輸入信號為正弦波換向信號的無刷伺服電機，4. 輸入信號為脈沖和方向信號的步進電機，5. 其它驅動裝置，如液壓閥 請咨詢MCT了解詳情。用戶可通過編程使每個軸控制不同類型的電機，具有極大的靈活性。.1.2.1 輸入信號為 +/- 10 V的標準伺服電機 MCT8000/8100/8200 采用了12位的數(shù)模轉換器、帶速度和加速度前饋的復雜PID算法、并附加了極性濾波器和積分極限限制，具有很高的控制精度。在出廠前控制器已設置為標準伺服電機控制，這種設置，控制器向伺服放大器提供 +/-10V的模擬信號。1.2.2 輸入信號為正弦波換向信號的無刷伺服電機 標準伺服電機與無刷伺服電機的主要區(qū)別是無刷直流電機需要正弦波換向信號。許多放大器，可產(chǎn)生無刷伺服電機所需的正弦波換向信號。在這種情況下，無刷伺服電機的控制方法與標準伺服電機一樣。 1.2.3 輸入信號為脈沖和方向信號的步進電機 MCT8000/8100/8200可控制步進電機。這種模式，控制器向放大器提供兩個信號：脈沖和方向。控制器對步進電機的控制是開環(huán)控制，不需要接編碼器。附錄1敘述了步進電機的正確接線方法和步驟。1.3 系統(tǒng)組成 如圖1.1 所示，MCT8000/8100/8200是運動控制系統(tǒng)的重要組成部分，運動控制系統(tǒng)另外還包括放大器、編碼器和電機。在下面的章節(jié)，將對這些組件的功能作簡要的描述。本手冊附錄中的幾個應用實例，可幫助你進一步理解這些組件。圖 1.1 典型運動控制系統(tǒng)的組成1.3.1 電機電機是將電流轉換為產(chǎn)生運動的扭矩。每軸需要一個與負載匹配的電機，能以所需的速度和加速度驅動負載。MCT的工程師可幫助你對電機選型。如果你需要這方面的技術支持，請與MCT顧客服務中心聯(lián)系（電話：0755-）。電機的類型可以是步進或伺服電機，可以是有刷或無刷，旋轉或直線電機。對于步進電機，控制方式可以是整步、半步或細分驅動。當用步進電機時，不需要接編碼器。1.3.2 放大器對于每根軸，功率放大器將運動控制器輸出的+/-10V信號轉換為可驅動電機的電流。對于步進電機，放大器將脈沖和方向信號轉換為驅動電流。放大器應該與電機所需功率正確匹配。對于無刷電機，還要求放大器提供電子換向。放大器可以是線性的或脈寬調制式的。放大器可設定為采用或不采用測速計。對于電流放大器，放大器的增益應設定為在10V電壓對應產(chǎn)生最大的電流。例如，如果電機的峰值電流為10A，放大器的增益應為1A/V。對于速度模式的放大器，10V電壓對應電機的最大運行速度。1.3.3 編碼器編碼器將運動轉換為電子脈沖信號反饋給運動控制器。MCT8000/8100/8200控制器可接受線性或旋轉編碼器的反饋信號。典型的編碼器提供CHA和CHB兩通道的四倍頻脈沖，這種編碼器叫四倍頻編碼器。四倍頻編碼器工作方可為單端（CHA和CHB）模式和差分模式（CHA、CHA-、CHB、CHB-）?？刂破鲗⒕幋a脈沖信號解碼為四倍頻或對脈沖數(shù)乘四。編碼器還可以有第三個通道，用于同步信號。對于編碼器的線密度沒有限制，但是控制器的輸入頻率不能超過4,250,000個編碼器整脈沖/秒(17,000,000個四倍頻脈沖/秒)。例如，如果編碼器的線密度為每英寸10000個脈沖數(shù)，最大的速率為425英寸/秒或者648米/分。如果需要更高的計數(shù)頻率，請與MCT顧客服務中心聯(lián)系。編碼器脈沖的標準電平是TTL（0到5伏）。MCT8000/8100/8200的每軸都可接受模擬反饋信號，而不用編碼器。MCT可為顧客定制分解器和絕對式編碼器的接口和指令集。如你的系統(tǒng)有這種需求，請與MCT的應用工程師聯(lián)系。1.4 系統(tǒng)結構簡介MCT8000/8100/8200主板的微處理器是采用德州儀器公司生產(chǎn)的32位浮點式數(shù)字信號處理器TMS320C31。它有128K字可實現(xiàn)零等待指令操作的高速內存。一些外圍子系統(tǒng)支持多種數(shù)字信號處理任務。圖1.2所示為MCT8000 /8100/8200主板的結構框圖。圖1.2 系統(tǒng)結構框圖TMS320C31支持16M的32位字節(jié)尋址范圍，尋址空間包括了程序、數(shù)據(jù)和I/O口。所有的片外存儲器和I/O口，都可以在DSP運行時由主機直接訪問，這樣可簡化系統(tǒng)設置，實現(xiàn)在線監(jiān)控。MCT8000/8100/8200硬件的柔性設計，可做到最小的程序開銷，因為許多通常用軟件實現(xiàn)的功能是用硬件實現(xiàn)。MCT8000和MCT8100的主機接口有一個高速的雙端口RAM，可由DSP或主機訪問。對于MCT8200，板上提供的萬能串行接口（USB）可實現(xiàn)主機和DSP之間靈活有效的通信。MCT8200的USB接口可隨時插入主機，在主機運行時也不例外。經(jīng)過特殊的設計，所有的MCT8000/8100/8200都可獨立運行或插入主機運行。借助MCT8000的軟件包，系統(tǒng)可以以獨立模式或網(wǎng)際模式運行。要了解詳細情況，請參考另一本說明書MCT8000/8100/8200系列運動控制器：軟件使用手冊。1.5 應用 MCT8000/8100/8200系列運動控制器是特殊設計的高速多變量實時數(shù)字控制器，可應用的場合有： 機電一體化位置控制系統(tǒng) 電氣驅動系統(tǒng) 噪聲和振動控制 演示系統(tǒng)，如倒立擺 液壓伺服系統(tǒng) 機器人 數(shù)控機床 直流和交流伺服電機 直線電機 三相異步電機 定位系統(tǒng)和步進電機 主動振動控制另外，還可用于一般的數(shù)字信號處理和相關任務。與MCT8000的軟件包一起，你可以很容易建立網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程檢測，監(jiān)視和在線控制。第二章 MCT8000/8100/8200控制器的安裝2.1 安裝前注意事項 MCT8000/8100/8200控制板上有許多靜電敏感器件（ESD）。在打開MCT8000控制板的包裝前，必須小心避免任何可能的高壓靜電。將你本身和其它與控制板接觸的物料正確接地，以釋放靜電。在保存和拿放控制板時應放在導電泡沫上或保護袋中。不要用手接觸控制板的金屬端子。在電源通電的情況下，不要斷開或連接任何裝置。在插入或拔出MCT8000/8100/8200控制板時，先斷開主機電源。2.2 主機配置要求MCT8000/8100/8200控制板可用于任何IBM-PC/AT個人計算機或兼容機。對于MCT8000要占用一個工業(yè)標準結構（ISA）總線插槽，MCT8100要占用一個周邊設備互連（PCI）總線插槽，而MCT8200只需占用一個USB接口。為正確使用MCT8000 /8100/8200，主機配置需滿足下列要求：主機電源可驅動一個額外的1.2Amp、5V的負載和一個100mA、+/-12V的負載。位于1K主機I/O空間中連續(xù)16個未用的I/O端口。 如果你不能確認你的計算機是否滿足這些要求，請參考你的計算機技術參考手冊或咨詢你的計算機銷售商。如果還有疑問，在使用前請咨詢MCT顧客服務中心。2.3 MCT8000控制器的設置在板上設置和選擇MCT8000控制板的基地址后，控制板必須插入主機可用的ISA插槽中。設置地址的首要步驟是用控制板上的4位選擇開關K3選擇適當?shù)幕刂?。?.1表示了此四位開關不同設定對應的內存地址。如圖2.1所示,出廠前的默認地址是0x300。你必須選擇主機上當前可用的I/O口地址作為控制板的基地址。如果系統(tǒng)不能啟動或你的應用程序不能用MCT程序下載器下載，只要按表2.1選擇新的地址再試。這些地址可以用手改變，而不用重新啟動你的計算機。接著，需要通過開關K2設置DSP的外部中斷線到，以選擇系統(tǒng)的引導裝載器。出于技術上的考慮，這個開關必須設置為圖2.2所示狀態(tài)，即第2位為ON，其余為OFF。在繼續(xù)有關安裝前，請將你的設置結果記錄在表2.2中，以備將來參考。表2.1 I/O口基地址選擇K3-bit4K3-bit3K3-bit2K3-bit1被選基地址備注ONONONON0x200ONONONOFF0x220ONONOFFON0x240ONONOFFOFF0x260ONOFFONON0x280ONOFFONOFF0x2a0ONOFFOFFON0x2c0ONOFFOFFOFF0x2e0OFFONONON0x300出廠前默認設置OFFONONOFF0x320OFFONOFFON0x340OFFONOFFOFF0x360OFFOFFONON0x380OFFOFFONOFF0x3a0OFFOFFOFFON0x3c0OFFOFFOFFOFF0x3e0 MCT8000/8100/8200控制器的安裝圖2.1 主機基地址設置開關K3圖2.2 系統(tǒng)引導裝載器選擇開關K2表 2.2開關K2和K3的設置記錄K2-bit4K2-bit3K2-bit2K2-bit1K3-bit4K3_bit3K3-bit2K3-bit1OFFOFFONOFF你的選擇你的選擇你的選擇你的選擇2.3 MCT8000控制器的設置92.4 插入MCT8000控制板在正確設定I/O口的基地址和DSP的中斷線后，MCT8000就可以使用了。要安裝控制板，先關閉主機電源并打開機箱，然后插入MCT8000。確認控制板的I/O端子和插槽對好后，用力將MCT8000控制板壓下。用螺絲鎖緊檔片，并蓋上機箱。打開主機后，應該可以正常啟動。如果主機不能正常啟動，立刻關閉電源，檢查I/O口的基地址和中斷線的選擇后，開機再試。如果MCT8000控制板安裝正確，主機在更換新I/O基地址后還是不能啟動，請檢查主機的配置是否符合要求（參見2.2節(jié)）。如果系統(tǒng)還不正常工作，請咨詢MCT的工程師。當MCT8000已插入計算機，并且計算機可以正常啟動，你可以運行MCT8000軟件包中的自檢測程序。如需要更多的信息，請參考另一本用戶手冊MCT8000/8100/8200系列運動控制器：軟件使用手冊。2.5 運行自檢測程序 在運行你自己的MCT8000/8100/8200程序前，我們強烈建議你運行MCT8000軟件包中的自檢測程序。這個程序可讓你看到系統(tǒng)如何工作。程序運行完畢后將有一個系統(tǒng)自檢測報告，讓你知道系統(tǒng)工作是否正常。如需要更多的信息，請參考另一本說明書MCT8000/8100/8200系列運動控制器：軟件使用手冊。第三章 主機接口MCT8000與主機的接口是16個16位的端口，這個I/O口可用于控制板的設置、程序的下載和運行中的數(shù)據(jù)傳遞?？偩€檢測控制器的設置和數(shù)據(jù)的傳遞也是通過這個I/O口實現(xiàn)。為使DSP和主機的運行同步，設計了兩個雙端口RAM，用于主機對DSP產(chǎn)生中斷或DSP對主機產(chǎn)生中斷。主機和MCT8000的I/O接口是一段16個連續(xù)的16位端口?？刂瓢迳系倪x擇開關，可在PC/AT主機中可用的1K I/O地址范圍內，選擇合適的基地址。詳細情況請參照2.3節(jié)。注意，只有可用的I/O地址能用于主機接口。表3.1所示為典型的I/O口地址分配，可供參考。表 3.1 PC/AT I/O的地址分配 地址分配0x2000x20f游戲控制卡0x2100x21f保留0x2200x2f7保留0x2f80x2ff串行適配卡20x3000x31f原型卡0x3200x32f保留0x3300x36f保留0x3700x37f并行適配卡10x3800x38f同步通信適配卡20x3900x39f保留0x3a00x3af同步通信適配卡10x3b00x3bf單色顯示或打印機控制卡0x3c00x3cf彩色EGA/ VGA適配卡0x3d00x3df彩色CGA適配卡0x3e00x3ef保留0x3f00x3f7硬盤驅動0x3f80x3ff串行適配卡1MCT8000的軟件包，還包括了一系列可用于主機與DSP之間通信的動態(tài)連接函數(shù)。第四章 數(shù)字信號處理芯片TMS320C31TMS320C31是德州儀器公司第三代浮點VLSI數(shù)字信號處理芯片TMS320家族中的一員。它可以在單指令周期內，并行執(zhí)行定點或浮點的加法和乘法。TMS320C31支持多種大容量地址的尋址方式，可用高級語言開發(fā)應用程序。TM320C31的主要特點有：50ns的單指令執(zhí)行周期；與TMS320C30兼容的目標代碼；兩個1K32bit的雙端口片上RAM；6432bit的指令和數(shù)據(jù)字，24位地址；32位指令和數(shù)據(jù)字，24位地址；40/32位的移位器；8個40位的累加器；兩個獨立的地址算術單元；2個和3個操作數(shù)指令；串行口；并行的DMA和CPU操作的DMA控制；四個外部中斷；兩個32位的定時器。本節(jié)只涉及與理解MCT8000結構和操作有關的TMS320C31技術特點。如想進一步了解TMS320C31，可參考德州儀器公司的第三代TMS320C3x用戶手冊。MCT8000/8100/8200用TMS320C31的總線仲裁方式，使所有的DSP片外存儲器可由主機訪問，允許在DSP沒有運行監(jiān)控程序的情況下，高速下載應用程序。DSP的高速串行口可將幾片微處理器連接組成松散結構的多處理器系統(tǒng)。TMS320C31可支持四個外部用戶中斷輸入（INT0 到 INT3）。INT1用于系統(tǒng)引導裝載器，INT2用于模數(shù)轉換器，INT0和INT3通過緩沖連接到I/O接口端子上供使用。TMS320C31的總線準備就緒信號（RDY）用于適應板上各種外圍器件的定時。TMS320C31的總線控制寄存器可編程為2個等待狀態(tài)指令和外部準備就緒的產(chǎn)生。MCT8000將向外部內存產(chǎn)生一個正確的準備就緒信號。訪問片外器件需要兩個等待狀態(tài)指令。 4.1 DSP內存映射TMS320C31支持32位字節(jié)16M的線性尋址空間。在地址60000H，MCT8000有128K字節(jié)的零等待SRAM，而片外的外圍器件的地址映射在H-H。圖4.1所示為TM320C31的內存地址映射。作為選擇，在地址80000H處MCT8000保留了512K字節(jié)可用于片外內存的零等待空間，可滿足顧客的額外需求。在下訂單之前，請向MCT顧客服務中心咨詢。圖4.1 TMS320C31 的內存映射板上外圍器件的功能在接下來的章節(jié)中有詳細說明。4.2 片外內存 TMS320C31提供兩種不同的操作模式：微處理器模式和微計算機模式。微計算機模式在最終應用中的外圍硬件需求最小。MCT8000采用微處理器模式，以使主機可以完全控制內存。用戶可以任何時候下載、監(jiān)控或改變程序，在DSP運行時也不例外。MCT8000的內存速度足以支持，DSP在滿時鐘頻率40MHz的條件下零等待地執(zhí)行指令?？偩€的基準時間是由TMS320C31的主總線控制寄存器（PBCR）控制。PBCR的內存映射地址是H（參考TMS320C31用戶手冊）。當TMS320C31被復位，所選擇的是最慢的總線時鐘。為使MCT8000全速運行，必須在應用程序中對總線時鐘重新編程。PBCR不同區(qū)域應按如下所述編程：BNKCMP 存儲體比較域允許在超越內存存儲體邊界時，自動插入等待狀態(tài)。如果內存需要幾個周期才能打開，必須這樣設定。MCT8000中的內存不需要插入等待狀態(tài)，所以將BNKCMP設定為全零（00000B）。WTCNT 等待狀態(tài)計數(shù)域定義了選擇產(chǎn)生軟件等待狀態(tài)時的等待狀態(tài)數(shù)。對于MCT8000在訪問板上外圍器件時，WTCNT設為兩個等待狀態(tài)。外部的準備信號，用于執(zhí)行零等待狀態(tài)訪問板上內存。SWW SWW域決定如何產(chǎn)生內存準備就緒信號。MCT8000有一個硬件準備就緒信號產(chǎn)生器，每次以零待狀態(tài)激活DSP的RDY輸入信號。外圍器件訪問準備就緒信號，是由片內等待狀態(tài)計數(shù)器（WTCNT）產(chǎn)生。SWW域必須有10B邏輯域，用于選擇RDY輸入和軟件準備就緒產(chǎn)生。HIZ 設定HIZ位是強制TMS320C31進入“懸掛”狀態(tài)，這樣可以釋放外部總線。當要使用外部總線時，訪問MCT8000控制器的總線自動產(chǎn)生外部“懸掛”請求，所以HIZ應當編程為零。NOHOLD 在請求外部“懸掛”時，NOHOLD位控制總線是否釋放。如果NOHOLD置位，主機將在訪問內存時進入死循環(huán)，所以NOHOLD應該總是為零。在TMS320C31復位后，其取指令的高速緩存器被關閉。為激活這個高速緩存器，DSP狀態(tài)寄存器的高速緩存器使能位（CE）必須置位而凍結位（CF）必須清零。當高速緩存器被激活，在DSP運行時，主機不能修改DSP的程序。因為主機無法預先知道，TMS320C31將取修改后的程序代碼，還是執(zhí)行駐留在高速緩存器中未修改的程序代碼。TMS320C31的高速緩存器只用于取指令的同時，數(shù)據(jù)傳送繞過高速緩存器。這樣，在程序運行中主機訪問DSP數(shù)據(jù)時，允許保持高速緩存器有效。只有正確地對高速緩存器控制位和主總線控制寄存器PBCR編程，才能使MCT8000全速運行。4.3 串行接口 TMS320C31的串行口可與其它裝置通信，如ADC或另外的DSP。對串行口的操作是由TMS320C31的幾個寄存器和模式位控制，模式位可編程為的8到32位字長的同步或異步操作模式。數(shù)據(jù)的傳送和接收是由內部可編程時鐘或外部時鐘源決定。在多處理器應用場合，串行口可產(chǎn)生中斷以實現(xiàn)事件驅動通信協(xié)議。要進一步了解中斷系統(tǒng)請參照TMS320C3x用戶手冊。4.4 DSP外部中斷表 4.1.1 表示了DSP相關的中斷線中斷源中斷線外部中斷輸入INT0系統(tǒng)啟動裝載INT1ADC芯片INT2外部中斷輸入INT3表 4.1.1 DSP相關的中斷源中斷源將各自的DSPINT標志字設置在IOCTL寄存器中，并激活DSP的中斷線。如果TMS320C31的中斷使能寄存器（IE）對中斷使能，并且全局中斷使能位（GIE）設定在DSP的狀態(tài)寄存器，DSP將對中斷響應，調用相應地址的中斷矢量。在中斷被響應后，DSP必須將對IOCTL的DSPEOIx位置位，并對DSPINTx標志字復位，并釋放相應的中斷控制線。然后，在DSP的中斷標志字寄存器（IF）各中斷標志字必須清除。要進一步了解中斷系統(tǒng)請參照TMS320C3x的用戶手冊。第五章 輸入/輸出子系統(tǒng)為做到最大的柔性，MCT8000運動控制器設計了幾組數(shù)字和模擬的輸入/輸出子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)包括8通道模擬輸入的ADC，8通道模擬輸出DAC，32位可編程數(shù)字I/O口和8通道的四倍頻增量式編碼器輸入口。5.1 數(shù)模轉換MCT控制板有8個ADC輸入通道。所有的ADC有單端的雙極+/-10伏的輸入范圍。所有的回路都與系統(tǒng)地線連接。為避免形成地線回路，信號回路應采用分開的地線并且地線與地線之間相互隔離。系統(tǒng)具有自動的偏移量校準功能，以消除模擬前放電路和AD轉換電路的信號偏移誤差。要完成此功能，請參照另一本手冊MCT8000/8100/8200運動控制器：軟件手冊。所有的ADC可與模擬傳感器連接，用于監(jiān)視目標系統(tǒng)運行狀態(tài)或接受閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。5.2 模數(shù)轉換MCT8000有兩個輸出范圍可編程的四芯12位DAC。DAC有單端的雙極+/-10伏的輸出范圍。為避免形成地線回路，與執(zhí)行器件連接的信號回路應采用分開的地線，并且執(zhí)行器件的地線與地線之間相互隔離。所有的DAC都可以向目標系統(tǒng)輸出控制信號，并且這些DAC總是與相應的編碼器接口或ADC組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。5.3 數(shù)字I/O口MCT8000控制器有32位可編程的數(shù)字I/O口。這些I/O口，當指定為輸出，可產(chǎn)生PWM脈沖和中斷信號。當指定為輸入，這些I/O口可提供中斷信號。在這32位I/O口中，在MCT8000-I/O接口板上16位是光電隔離端子，這樣使控制器更安全、可靠。5.4 編碼器接口MCT8000有8個增量式編碼器接口，可支持普遍用于位置控制的光電增量式編碼器。每一個接口包括輸入脈沖的接收端子，消除相線上尖峰的數(shù)字噪聲濾波器，將傳感器相位信息轉換為累加或遞減的計數(shù)脈沖四倍頻解碼器，一個可保持當前位置信息的24位的計數(shù)器和24位輸出鎖存器。最小的編碼器狀態(tài)寬度（例如，）是60ns，所以最大計數(shù)頻率為17MHz。小于20ns的噪聲脈沖將被數(shù)字濾波器濾除。在上電后，位置計數(shù)器中的任意數(shù)據(jù)必須與所連接設備的絕對位置同步。這是通過移動相關傳感器直到遇到指示脈沖來完成。本系統(tǒng)有自動初始化程序處理這個任務。要進一步了解，請參照另一本手冊MCT8000/8100/8200運動控制器：軟件手冊。5伏的傳感器輸出電壓可通過MCT8000-I/O接口板與主機的5伏電源相連。第六章 JTAG 接口 TMS320C31帶有符合IEEE1149.1的標準JTAG仿真端口，這個仿真端口可用于硬件測試、在線仿真和軟件除錯。MCT8000包括一個可與德州儀器公司XDS510仿真器連接的仿真頭。要作進一步了解，請參考德州儀器公司的技術手冊“TMS320C3x General Purpose Applications”。另外請注意，XDS510仿真器的原配插頭是12腳的模塊式端口掃描（MPSD）插頭。一些第三方制造商還制造配14腳的插頭，其中的13腳和14腳接地。MCT8000用的是14腳而不是12腳的插頭。圖6.1為具體的接線。圖6.1 仿真器與TMS320C31的連接第七章 接線端子的分布 圖7.1所示為MCT8000控制板的接線端子分布。板上有J1到J3三個接線端子，其中J3是JTAG接口。J1和J2用于目標系統(tǒng)，這兩個接線端子可直接與MCT8000接口板連接，或者你自己開發(fā)相應的接口板。請參照附錄I作進一步了解。 圖7.1 MCT8000控制板接線端子分布圖 如圖7.2和圖7.3所示， J1是一個68腳的高密度SUB-D輸入/輸出端子，而J2是一個50腳的高密度SUB-D輸入/輸出端子。表7.1和表7.2表示了它們的引腳代表的信號。表7.3對這些引腳功能作了進一步說明。圖 7.2 接線端子J1放大圖圖 7.3 接線端子J2放大圖 接線端子的分布表 7.1 接線端子J1引腳功能引腳信號引腳信號引腳信號引腳信號 1+12V18A535ADC252GND2GND19B436ADC353DIO03+5V20B537ADC454DIO14GND21C438ADC555DIO25A022C539ADC656DIO36A123A640ADC757DIO47B024A741AGND58DIO58B125B642AGND59DIO69C026B743DAC060DIO710C127C644DAC161+12V11A228C745DAC262+12V12A329+5v46DAC363+5V13B230GND47DAC464+5V14B331+12V48DAC565GND15C232GND49DAC666GND16C333ADC050DAC767-5V17A434ADC151-12V68GND表7.2 接線端子J2引腳功能引腳信號引腳 信號引腳信號 引腳信號 1-12V14DIO1727DIO3039GND2GND15DIO1828DIO3140FSX03GND16DIO1929+5V41NC*4GND17DIO2030GND42CLKX05DIO818DIO2131+5V43NC6DIO919DIO2232DR044GND7DIO1020DIO2333TCLK045NC8DIO1121DIO2434FSR046GND9DIO1222DIO2535TCLK147NC10DIO1323DIO2636CLKR048INT011DIO1424DIO2737DSP RESET49NC12DIO1525DIO2838DX050INT313DIO1626DIO29* NC = 沒有連接信號表7.3接線端子J1 and J2的引腳定義名 稱功 能ADC 0 7通道0-7模擬輸入DAC 0 7通道0-7模擬輸出A0-7通道0-7四倍頻編碼器脈沖輸入B0-7通道0-7四倍頻編碼器脈沖輸入C0-7通道0-7四倍頻編碼器同步脈沖輸入DIO0-31可編程數(shù)字I/O口AGND模擬地DGND數(shù)字地DR0數(shù)據(jù)接收。串行口通過DR0接受串行數(shù)據(jù)TCLK0定時時鐘0。作為輸入，TCLK0被定時器0用作外部脈沖計數(shù)；作為輸出，TCLK0輸出定時器0產(chǎn)生的脈沖。.FSR0數(shù)據(jù)接收幀同步脈沖。FSR0脈沖通過DR0對數(shù)據(jù)接收過程初始化。TCLK1定時時鐘1。作為輸入，TCLK1被定時器1用作外部脈沖計數(shù)；作為輸出TCLK1輸出定時器1產(chǎn)生的脈沖。.CLKR0串行口0數(shù)據(jù)接收時鐘。CLKR0是串行口0接收數(shù)據(jù)的轉換時鐘。DSP RESET復位。 當DSP RESET為邏輯低電平，設備處于復位狀態(tài)。當DSP RESET變?yōu)檫壿嫺唠娖剑绦驈膹臀皇噶恐付ǖ牡刂烽_始運行。DX0數(shù)據(jù)輸出。串行口0通過DX0輸出串行數(shù)據(jù)。FSX0數(shù)據(jù)輸出幀同步脈沖。FSX0脈沖用DX0對數(shù)據(jù)輸出過程初始化。CLKX0串行口0數(shù)據(jù)輸出時鐘。CLKX0是串行口0輸出數(shù)據(jù)的轉換時鐘。INT0外部中斷INT3外部中斷7.0接線端子的分布23第八章 MCT8000控制器技術規(guī)格書處理器德州儀器公司的32位浮點數(shù)字信號處理器TMS320C31。40MHz的時鐘頻率和50ns的指令周期兩個32位的片上定時/計數(shù)器片上8M波特率的串行連接片上DMA.4個外部中斷線內存128K32-bit零等待內存另外的512K32-bit內存可選2K32-bit片上內存8通道12位ADC10V輸入范圍1.6s轉換時間5mV偏差8通道12位DAC10V輸出范圍10s轉換時間LSB線性度8通道增量式編碼器接口四倍頻脈沖最大17MHz計數(shù)頻率數(shù)字脈沖濾波器24-bit位置計數(shù)器32位數(shù)字輸入/輸出口可編程光電隔離主機接口在主機1K的I/O地址中占用16個連續(xù)16位I/O口在DSP運行時主機可訪問控制器的內存和I/O口JTAG接口14腳的仿真插頭外型尺寸MCT80008軸控制器為：8.7 x 3.9 電源+5V10%, 1.2A12V5%, 100mA第九章 故障診斷9.1 概述以下所討論的將幫助你讓系統(tǒng)正常工作，可能發(fā)生的問題分為以下幾組：1. 安裝2. 通訊3. 穩(wěn)定性和補償各種故障現(xiàn)象、故障原因和處理措施列舉在下列表中。9.2 安裝故障現(xiàn)象診斷原因措施電機失控，與控制器的信號無關調整偏差引起電機改變速度1.放大器存在內部偏差。2.放大器已壞。調節(jié)放大器的偏差。放大器的偏差也可以在控制器中補償。更換放大器不能讀編碼器編碼器未工作編碼器電纜未連接連接編碼器電纜編碼器位置漂移更換電纜，查找問題1.編碼器電纜連接不良。檢查電纜和插座的每一個接頭編碼器位置漂移在CHA和CHB可檢測到明顯的噪聲信號1.噪聲。屏蔽編碼器電纜避免將電源線靠近編碼器電纜避免地線回路9.3 通信故障現(xiàn)象診斷原因措施不能與控制器通信MCT當試圖與控制器通信時，軟件返回錯誤信息。1. 地址沖突。2地址選擇與寄存器的信息不符。用4位選擇開關改變地址用MCT軟件，編輯環(huán)境變量CNTL_PORT_BASE9.4 穩(wěn)定性故障現(xiàn)象診斷原因措施當系統(tǒng)閉環(huán)時,伺服電機失控。電機極性顛倒反饋極性錯誤調換電機或編碼器的接線極性電機不運轉增益過高或阻尼過低減小KI和KP，增大KP 當你遇到任何問題，可以直接與MCT顧客服務中心的工程師交流，他將永遠熱誠地為你解答。產(chǎn)品質量保證書本產(chǎn)品自售出一年內，對于原材料和制造工藝方面的缺陷，