PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服控制系統(tǒng)

1、1 1 開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)2 2 PMACPMAC運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制器3 3 PCIPCI運(yùn)動(dòng)控制卡設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制卡設(shè)計(jì)基于基于PCPC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可以充分利用的系統(tǒng)，可以充分利用PCPC機(jī)的資源和第三方軟件機(jī)的資源和第三方軟件資源資源完成用戶應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，將生成的應(yīng)用程完成用戶應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，將生成的應(yīng)用程序指令通過(guò)序指令通過(guò)PCPC并行總線傳送給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)并行總線傳送給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)來(lái)自控制器根據(jù)來(lái)自PCPC機(jī)的應(yīng)用程序命令，按照設(shè)定機(jī)的應(yīng)用程序命令，按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)模式，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令

2、，完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)模式，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，完成相應(yīng)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。1 1 開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)一般數(shù)控系統(tǒng)由一般數(shù)控系統(tǒng)由3部分部分組成：組成：1，MMC：人機(jī)接口人機(jī)接口2，CNC：運(yùn)動(dòng)控制部運(yùn)動(dòng)控制部分，分，包括伺服部分，但一般包括伺服部分，但一般主軸在主軸在PLC部分。部分。3，PLC：機(jī)床的順控機(jī)床的順控部分部分人機(jī)接口人機(jī)接口NC控制器控制器伺服驅(qū)動(dòng)器伺服驅(qū)動(dòng)器數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床傳感器傳感器機(jī)床強(qiáng)電機(jī)床強(qiáng)電MMCCNCPLC1 1 開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)1 1、傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)、傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)軟件功能模塊數(shù)控

3、系統(tǒng)軟件功能模塊數(shù)控裝置數(shù)控裝置控制模塊控制模塊管理模塊管理模塊電電機(jī)機(jī)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)控控制制位位置置運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)控控制制插插補(bǔ)補(bǔ)計(jì)計(jì)算算刀刀補(bǔ)補(bǔ)計(jì)計(jì)算算速速度度處處理理G功功能能處處理理監(jiān)監(jiān)控控處處理理中中斷斷處處理理PLC處處理理誤誤差差補(bǔ)補(bǔ)償償數(shù)控軟件功能模塊數(shù)控軟件功能模塊電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制插補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)計(jì)算刀補(bǔ)計(jì)算刀補(bǔ)計(jì)算監(jiān)控處理監(jiān)控處理中斷處理中斷處理勻勻速速控控制制加加/減減速速控控制制直直線、線、圓圓弧弧插插補(bǔ)補(bǔ)螺螺旋旋線線、空空間間插插補(bǔ)補(bǔ)刀刀具具半半徑徑補(bǔ)補(bǔ)償償?shù)兜毒呔唛L(zhǎng)長(zhǎng)度度補(bǔ)補(bǔ)償償鍵鍵盤盤處處理理顯顯示示處處理理報(bào)報(bào)警警處處理理急急停停處處理理部分控制模塊功能部分控制模塊功能

4、 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，暴露隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，暴露出許多自身固有的缺陷。出許多自身固有的缺陷。最大的問(wèn)題是，這些數(shù)控系統(tǒng)都最大的問(wèn)題是，這些數(shù)控系統(tǒng)都是專門設(shè)計(jì)的是專門設(shè)計(jì)的，它們具有不同的編程語(yǔ)言、非標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)，它們具有不同的編程語(yǔ)言、非標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口、多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口等，這些缺接口、多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口等，這些缺陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護(hù)的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護(hù)的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。的進(jìn)一步發(fā)展。 為了解決這些問(wèn)題，人們提出了為了解決這些問(wèn)題，人們提出了“開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)

5、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)”的的概念。這個(gè)概念最早見(jiàn)于概念。這個(gè)概念最早見(jiàn)于19871987年美國(guó)的年美國(guó)的NGC(Next NGC(Next Generation Controller)Generation Controller)計(jì)劃，計(jì)劃， NGCNGC控制技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于相控制技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于相互操作和分級(jí)式的軟件模塊的互操作和分級(jí)式的軟件模塊的“開(kāi)放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（規(guī)范（SOSASSOSAS）”找到解決問(wèn)題的辦法。找到解決問(wèn)題的辦法。一個(gè)開(kāi)放式的系一個(gè)開(kāi)放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠使供應(yīng)商為實(shí)現(xiàn)專門的最佳方案去定制控統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠使供應(yīng)商為實(shí)現(xiàn)專門的最佳方案去定制控制系統(tǒng)。

6、制系統(tǒng)。2 2、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)（1 1）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的定義）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的定義 IEEEIEEE關(guān)于開(kāi)放式系統(tǒng)的定義：關(guān)于開(kāi)放式系統(tǒng)的定義：一個(gè)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能夠在多平臺(tái)上運(yùn)行，一個(gè)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能夠在多平臺(tái)上運(yùn)行，能夠與其他系統(tǒng)進(jìn)行操作，并能夠給用戶提供一能夠與其他系統(tǒng)進(jìn)行操作，并能夠給用戶提供一致的交互界面致的交互界面 ；1. 1. 系統(tǒng)互換性；系統(tǒng)互換性；2. 2. 可伸縮性；可伸縮性；3. 3. 可移植性；可移植性；4. 4. 互操作性；互操作性；5. 5. 可擴(kuò)展性；可擴(kuò)展性；6. 6. 不依賴于硬件、模塊化；不依賴于硬件、模塊化；（2 2）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)

7、構(gòu)形式：）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式： PC PC連接型連接型NCNC即將現(xiàn)有原型即將現(xiàn)有原型CNCCNC與與PCPC用通用串行線直接相連的用通用串行線直接相連的一種組成形式一種組成形式:DNC:DNC PC PC嵌入型嵌入型NCNC即在傳統(tǒng)的專用數(shù)控機(jī)床中嵌入即在傳統(tǒng)的專用數(shù)控機(jī)床中嵌入PCPC技術(shù)，技術(shù)，PCPC與與CNCCNC之間用專用總線連接。之間用專用總線連接。 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制器+PC+PC型型即在通用即在通用PCPC的擴(kuò)展槽中插入運(yùn)動(dòng)控制卡，完全采的擴(kuò)展槽中插入運(yùn)動(dòng)控制卡，完全采用以用以PCPC為硬件平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)。為硬件平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)。PMACPMAC運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)

8、動(dòng)控制器 全軟件型全軟件型NCNC即完全采用即完全采用PCPC的全軟件形式的數(shù)控系統(tǒng)。的全軟件形式的數(shù)控系統(tǒng)。NCNC的的全部功能處理全由全部功能處理全由PCPC進(jìn)行，并通過(guò)裝在進(jìn)行，并通過(guò)裝在PCPC擴(kuò)展槽中擴(kuò)展槽中的接口卡等進(jìn)行控制。的接口卡等進(jìn)行控制。STEP-NC STEP-NC （3 3）PCPC嵌入型嵌入型NCNC即在傳統(tǒng)的專用數(shù)控機(jī)床中嵌入即在傳統(tǒng)的專用數(shù)控機(jī)床中嵌入PCPC技術(shù)，技術(shù)，PCPC與與CNCCNC之間用專用總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是原型之間用專用總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是原型CNCCNC幾乎可以不加改動(dòng)的使用，且數(shù)據(jù)傳送速度快、幾乎可以不加改動(dòng)的使用，且數(shù)據(jù)傳送速度快、系統(tǒng)響應(yīng)快。

9、其目的是增加數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)功系統(tǒng)響應(yīng)快。其目的是增加數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)功能，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。如能，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。如FANUCFANUC公公司的司的150/160/180/210150/160/180/210系統(tǒng)、系統(tǒng)、Siemens840DSiemens840D系統(tǒng)、系統(tǒng)、Num1060Num1060系統(tǒng)、系統(tǒng)、AB9/360AB9/360等數(shù)控系統(tǒng)。等數(shù)控系統(tǒng)。 （4 4）軟件數(shù)控）軟件數(shù)控它的它的CNCCNC軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中，而硬件部分軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中，而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部?jī)H是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I/OI/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口

10、。目前由于存在著操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)用接口。目前由于存在著操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問(wèn)題，這種系統(tǒng)目前正處于探一性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問(wèn)題，這種系統(tǒng)目前正處于探求階段，還沒(méi)有大規(guī)模投入到實(shí)際的應(yīng)用中。目前求階段，還沒(méi)有大規(guī)模投入到實(shí)際的應(yīng)用中。目前全軟件型全軟件型NCNC的典型產(chǎn)品有美國(guó)的典型產(chǎn)品有美國(guó)MDSIMDSI公司的公司的Open Open CNCCNC、德國(guó)、德國(guó)Power AutomationPower Automation公司的公司的PA8000 NTPA8000 NT等。等。 常用的運(yùn)動(dòng)控制器主要包括常用的運(yùn)動(dòng)控制器主要包括PLCPLC、PC-BasedPC-Base

11、d運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡、專用系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器集成運(yùn)動(dòng)控制?？刂瓶āＳ孟到y(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器集成運(yùn)動(dòng)控制。 運(yùn)動(dòng)控制卡是一種運(yùn)動(dòng)控制卡是一種PC-BasedPC-Based的運(yùn)動(dòng)控制器，主要的運(yùn)動(dòng)控制器，主要廠商包括廠商包括Delta TAU (PMAC)Delta TAU (PMAC)、GALIL (DMC)GALIL (DMC)、BardorBardor、TrioTrio（英國(guó)翠歐）、（英國(guó)翠歐）、NINI、AdvantechAdvantech、AdlinkAdlink、GoogolGoogol（固高）、雷賽、眾為興、成都步進(jìn)、摩信等。（固高）、雷賽、眾為興、成都步進(jìn)、摩信等。PMACPMAC在高端市場(chǎng)表現(xiàn)最

12、好，在高端市場(chǎng)表現(xiàn)最好，GALILGALIL也表現(xiàn)不錯(cuò)。從也表現(xiàn)不錯(cuò)。從數(shù)量上講，國(guó)內(nèi)的廠商的出貨量更多，但是主要針數(shù)量上講，國(guó)內(nèi)的廠商的出貨量更多，但是主要針對(duì)低端市場(chǎng)。對(duì)低端市場(chǎng)。 （5 5）基于運(yùn)動(dòng)控制卡的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)）基于運(yùn)動(dòng)控制卡的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制器基本模塊基本模塊I/O模塊模塊PCI總線總線數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)（運(yùn)動(dòng)控制器）（運(yùn)動(dòng)控制器）伺服伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量I/O其它其它I/O伺服輔助控制信號(hào)伺服輔助控制信號(hào)運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制指令指令位置反饋位置反饋伺服電機(jī)伺服電機(jī)主軸主軸驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器2 2基于運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控系統(tǒng)（功能概圖）基于運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控

13、系統(tǒng)（功能概圖）2 2基于運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控系統(tǒng)（基于運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控系統(tǒng)（PCIPCI總線）總線）數(shù)控裝置數(shù)控裝置控制模塊控制模塊管理模塊管理模塊電電機(jī)機(jī)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)控控制制位位置置運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)控控制制插插補(bǔ)補(bǔ)計(jì)計(jì)算算刀刀補(bǔ)補(bǔ)計(jì)計(jì)算算速速度度處處理理G功功能能處處理理監(jiān)監(jiān)控控處處理理中中斷斷處處理理PLC處處理理誤誤差差補(bǔ)補(bǔ)償償2 2基于運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控系統(tǒng)（軟件系統(tǒng)）基于運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控系統(tǒng)（軟件系統(tǒng)）PMAC-Programmable Multi-Axis ControllerPMAC-Programmable Multi-Axis Controller是是可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，也稱運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)

14、可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，也稱運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī). .它主要由它主要由MOTOROLA DSP CPUMOTOROLA DSP CPU與與DELTA TAUDELTA TAU公司開(kāi)公司開(kāi)發(fā)和特制的用戶門列發(fā)和特制的用戶門列ICIC組成組成. .主要功能主要功能: :1.1. 控制伺服軸控制伺服軸 2.2. PLC PLC 3.3. 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集2 2PMACPMAC運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制器1 1、PMACPMAC運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu) 基于基于PC（它本身也是一臺(tái)計(jì)算機(jī)）（它本身也是一臺(tái)計(jì)算機(jī)） 可控制各類電機(jī)可控制各類電機(jī)步進(jìn)，交步進(jìn)，交/直流服，線性電機(jī)，液壓伺直流服，線性電機(jī)，液壓伺服服.

15、 可接受各類反饋可接受各類反饋增量絕對(duì)碼盤，光柵尺，激光干涉儀，增量絕對(duì)碼盤，光柵尺，激光干涉儀，電位計(jì)，磁致伸縮傳感器，旋轉(zhuǎn)變壓器等電位計(jì)，磁致伸縮傳感器，旋轉(zhuǎn)變壓器等. 多總線結(jié)構(gòu)多總線結(jié)構(gòu)PC， VME， STP， PCI， 104， MACRO. 一卡可同時(shí)控制一卡可同時(shí)控制8個(gè)軸，可擴(kuò)展到個(gè)軸，可擴(kuò)展到128個(gè)軸連動(dòng)個(gè)軸連動(dòng). 后臺(tái)后臺(tái)PLC可擴(kuò)展到可擴(kuò)展到1024點(diǎn)點(diǎn). 可獨(dú)立運(yùn)行可獨(dú)立運(yùn)行RS-232，422 由主機(jī)通過(guò)接口或總線發(fā)送指令由主機(jī)通過(guò)接口或總線發(fā)送指令 在板在板DPRAM選項(xiàng)選項(xiàng) 在板在板A/D轉(zhuǎn)換選項(xiàng)轉(zhuǎn)換選項(xiàng) 32位在板位在板I/O PWM, DAC 輸出模式輸出

16、模式2 2、PMACPMAC的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)3 3、PMACPMAC系列運(yùn)動(dòng)控制器系列運(yùn)動(dòng)控制器20MHz Motorola DSP 56001系系列數(shù)據(jù)信號(hào)處理器列數(shù)據(jù)信號(hào)處理器8路（數(shù)模轉(zhuǎn)換）路（數(shù)模轉(zhuǎn)換）16位位DAC輸出輸出16個(gè)碼盤通道輸入個(gè)碼盤通道輸入16個(gè)通用個(gè)通用I/OI/O擴(kuò)展端口擴(kuò)展端口越程極限，回原點(diǎn)，伺服放大越程極限，回原點(diǎn)，伺服放大器報(bào)警，使能標(biāo)志信號(hào)接口器報(bào)警，使能標(biāo)志信號(hào)接口LCD和和VFD顯示端口顯示端口Bus and/or RS-422通信通信脫機(jī)運(yùn)行脫機(jī)運(yùn)行G-Code 編程（可自定義）編程（可自定義）PMAC 1 PMAC 1 的標(biāo)準(zhǔn)配置的標(biāo)準(zhǔn)配置

17、線性，圓弧，線性，圓弧， 三次軌跡計(jì)算，三次軌跡計(jì)算，樣條插補(bǔ)樣條插補(bǔ)256個(gè)運(yùn)動(dòng)程序存儲(chǔ)能力個(gè)運(yùn)動(dòng)程序存儲(chǔ)能力64個(gè)異步個(gè)異步PLC程序存運(yùn)行程序存運(yùn)行超大程序的實(shí)時(shí)下載執(zhí)行功能超大程序的實(shí)時(shí)下載執(zhí)行功能64位位置計(jì)數(shù)范圍位位置計(jì)數(shù)范圍位置環(huán)，速度環(huán)，電流環(huán)三環(huán)位置環(huán)，速度環(huán)，電流環(huán)三環(huán)矢量控制能力矢量控制能力曲線加減速控制曲線加減速控制自定義伺服算法能力自定義伺服算法能力電子齒輪電子齒輪先進(jìn)的先進(jìn)的PID及擴(kuò)展伺服算法及擴(kuò)展伺服算法 一、執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序一、執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序1. PMAC 1. PMAC 在某一時(shí)間執(zhí)行一個(gè)運(yùn)動(dòng)在某一時(shí)間執(zhí)行一個(gè)運(yùn)動(dòng), , 并執(zhí)行有關(guān)運(yùn)動(dòng)的所有計(jì)算并執(zhí)行有關(guān)運(yùn)動(dòng)的所

18、有計(jì)算2. PMAC 2. PMAC 總是在實(shí)際運(yùn)動(dòng)之前總是在實(shí)際運(yùn)動(dòng)之前, ,正確地調(diào)和即將執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)正確地調(diào)和即將執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)二、執(zhí)行二、執(zhí)行PLCPLC程序程序1. 1. 以處理器允許的時(shí)間盡可能快的掃描以處理器允許的時(shí)間盡可能快的掃描PLCPLC程序程序2. PLC2. PLC適用于某些異步于運(yùn)動(dòng)程序的運(yùn)動(dòng)過(guò)程適用于某些異步于運(yùn)動(dòng)程序的運(yùn)動(dòng)過(guò)程三、伺服環(huán)更新三、伺服環(huán)更新1. 1.對(duì)于每一個(gè)電機(jī)，對(duì)于每一個(gè)電機(jī)， PMACPMAC都以一個(gè)固定頻率（都以一個(gè)固定頻率（2KH2KH左右）自動(dòng)對(duì)其左右）自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行伺服更新進(jìn)行伺服更新2. 2. 伺服環(huán)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)者編寫程序公式，從當(dāng)前的實(shí)際

19、位置和指令伺服環(huán)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)者編寫程序公式，從當(dāng)前的實(shí)際位置和指令位置增加指令的數(shù)值位置增加指令的數(shù)值 四、換相更新四、換相更新1. PMAC 1. PMAC 以以9KHZ9KHZ的頻率自動(dòng)進(jìn)行換向計(jì)算和控制；的頻率自動(dòng)進(jìn)行換向計(jì)算和控制；2. PMAC 2. PMAC 測(cè)量并估算測(cè)量并估算 轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)定向，然后處理電機(jī)的相之間的指令轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)定向，然后處理電機(jī)的相之間的指令1 1）PMAC PMAC 的功能的功能五、資源管理五、資源管理1. 1. 常規(guī)管理常規(guī)管理定期自動(dòng)執(zhí)行資源管理功能，以確認(rèn)誰(shuí)正常定期自動(dòng)執(zhí)行資源管理功能，以確認(rèn)誰(shuí)正常2. 2. 報(bào)警報(bào)警跟隨誤差限制、跟隨誤差限制、 硬

20、件超程限制、軟件超程限制、硬件超程限制、軟件超程限制、 放大器報(bào)警放大器報(bào)警3. 3. 看門狗的更新看門狗的更新在每個(gè)在每個(gè)PLCPLC掃描之間掃描之間, PMAC , PMAC 執(zhí)行上述任務(wù)保證自身的正常更新，如果執(zhí)行上述任務(wù)保證自身的正常更新，如果這些功能不能在最小的頻率內(nèi)檢測(cè)，卡上的看門狗將報(bào)警這些功能不能在最小的頻率內(nèi)檢測(cè)，卡上的看門狗將報(bào)警六、與主機(jī)通信六、與主機(jī)通信1. 1.隨時(shí)與隨時(shí)與上位機(jī)實(shí)時(shí)通訊上位機(jī)實(shí)時(shí)通訊，甚至在一個(gè)運(yùn)動(dòng)序列中間；，甚至在一個(gè)運(yùn)動(dòng)序列中間；2. 2.將命令放入一個(gè)程序緩沖區(qū)以便以后執(zhí)行；將命令放入一個(gè)程序緩沖區(qū)以便以后執(zhí)行；3. 3.如果命令非法則將向如果

21、命令非法則將向上位機(jī)上位機(jī)主機(jī)報(bào)錯(cuò)。主機(jī)報(bào)錯(cuò)。七、任務(wù)優(yōu)先級(jí)七、任務(wù)優(yōu)先級(jí)1. 1.任務(wù)是按照優(yōu)先級(jí)電路組織起來(lái)，使應(yīng)用程序以最優(yōu)化、高任務(wù)是按照優(yōu)先級(jí)電路組織起來(lái)，使應(yīng)用程序以最優(yōu)化、高效、效、安安全的運(yùn)行全的運(yùn)行2. 2. 優(yōu)先級(jí)是固定的，但是他們的頻率時(shí)可以由用戶控制的優(yōu)先級(jí)是固定的，但是他們的頻率時(shí)可以由用戶控制的1 1）PMAC PMAC 的功能的功能 1. 1.機(jī)床機(jī)床-磨床磨床/ /車床車床/ /銑床銑床/ /電加電加工工/ /攻絲攻絲2. 2.檢驗(yàn)檢驗(yàn)-半導(dǎo)體半導(dǎo)體/ /機(jī)械機(jī)械3. 3.噴涂噴涂-混合涂料和噴涂混合涂料和噴涂4. 4.焊接焊接-機(jī)械機(jī)械/ /半導(dǎo)體半導(dǎo)體5.

22、5. 印刷印刷-快速印刷快速印刷6. 6.張力控制張力控制-織物處理織物處理7. 7. 食品加工食品加工-混合混合/ /分切分切/ /處理處理8. 8. 包裝包裝-塑料塑料/ /食品食品9. 9. 材料處理材料處理-半導(dǎo)體貼片加工半導(dǎo)體貼片加工10. 10. 車輛控制車輛控制-汽車汽車/ /電車電車/ /叉車叉車11.11. 攝像控制攝像控制-遠(yuǎn)距離控制遠(yuǎn)距離控制12.12. 機(jī)器人機(jī)器人-3-3到到 6 6軸抓舉和搬軸抓舉和搬運(yùn)運(yùn)13.13. 通用自動(dòng)化通用自動(dòng)化-輸運(yùn)帶輸運(yùn)帶/ /同步同步控制控制2 2）PMAC PMAC 的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域AmplifierMotorPMACA B C

23、interfaceABCEnc.HallsSoftware InterfaceMachine I/O工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)受控機(jī)械對(duì)象功率放大3 3）PMAC PMAC 的典型開(kāi)放式應(yīng)用的典型開(kāi)放式應(yīng)用 硬件硬件軟件設(shè)置及定義軟件設(shè)置及定義系統(tǒng)編程系統(tǒng)編程接線判斷連接M變量?jī)?nèi)存圖 定義坐標(biāo)系設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)編寫和調(diào)試程序4 4）PMAC PMAC 的應(yīng)用系統(tǒng)建立的應(yīng)用系統(tǒng)建立5 5）PMAC PMAC 的指令的指令w 初始化和變量設(shè)置初始化和變量設(shè)置w 提前定義其含義提前定義其含義 w 有的影響卡的全局有的影響卡的全局w 有的是電機(jī)的定義有的是電機(jī)的定義w 有的是坐標(biāo)系的定義有的是坐標(biāo)系的定義w 有的是

24、編碼器的定義有的是編碼器的定義1. I-變量變量 (1024)w 用戶定義的變量用戶定義的變量w 48-bit 浮點(diǎn)格式浮點(diǎn)格式w 全局存取全局存取 (與坐標(biāo)系無(wú)關(guān)與坐標(biāo)系無(wú)關(guān))2. P-變量變量(1024)6 6）受控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式）受控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式VTIx21=0Ix20Ix20Ix20 加速時(shí)間 (Jog, Home)Ix21 S-曲線加速時(shí)間 (Jog, Home)Ix20 加速時(shí)間 (Jog, Home)Ix21 S-曲線加速時(shí)間 (Jog, Home)VTIx20 2 * Ix21Ix21Ix21Ix20Ix21Ix216 6）受控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式）受控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式7 7

25、）通過(guò)設(shè)置）通過(guò)設(shè)置 I I變量可以控制以下典型變量可以控制以下典型 P.I.D P.I.D 伺服環(huán)伺服環(huán)Following Error跟隨誤差Commanded Position指令位置ActualPosition實(shí)際位置=-P (proportional gain比例增益) Ix30 Spring剛性，剛度I (integral gain積分增益)Ix33D (derivative gain微分增益) Ix31 Shock Absorber 減震，吸收DAC16BitPIDServoAlgorithmErrorCommandActual PositionDigital Number 327

26、67 DAC BitsAMP 10VMEncPosition+-ImportantSetupI-VariablesSETUPPROGRAMFUNCTIONI-VARIABLESCONFIGUREDCommunications VariablesI3, I4, I9Motor ActivatedI100Flags & Modes VariableI125DAC ConfigurationI102, I169Position Encoder ConfigurationI103, I900DAC TrimmingI129Velocity Encoder ConfigurationI104En

27、coder Relative ScalingI109Preliminary Tuning VariablesI111,I112,I169I130,I131,I132Jogging Setup VariablesI119,I120I121,I122Position Capture ConfigurationI902,I903Homing Setup VariablesI123,I1268 8）重要）重要P P變量及其功能變量及其功能P P變量是用戶全局變量，可用于變量是用戶全局變量，可用于PMACPMAC編程中的計(jì)算編程中的計(jì)算w 48位浮點(diǎn)形式w 1024 P變量從 P0 to P1023可用

28、于可用于: :1. 1.計(jì)算計(jì)算 P100=P101P100=P101* *(sin(45)(sin(45)2. 2. 軟件觸發(fā)軟件觸發(fā) IF( M1!= 1 AND P10 = 0) IF( M1!= 1 AND P10 = 0) 利用利用P P變量及變量及DSPDSP進(jìn)行大量運(yùn)算進(jìn)行大量運(yùn)算OPEN PROG 1 CLEARWHILE(1=1) IF(P10) P2=SIN(P1)+COS(P1) p3=2 IF(P13) P2=SIN(P1)+COS(P1) P3=2 w w w w IF(P199) P2=SIN(P1)+COS(P1) p3=99 ENDIF w w w w ENDI

29、F ENDIF X2000 P1=P1+1ENDWHILECLOSE8 8）用戶定義坐標(biāo)系）用戶定義坐標(biāo)系 允許定義的軸允許定義的軸: X,Y,Z,U,V,W,A,B,C X,Y,Z: 傳統(tǒng)上的主要直線軸傳統(tǒng)上的主要直線軸 U,V,W: 傳統(tǒng)上的第二直線軸傳統(tǒng)上的第二直線軸 A,B,C: 傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸u(A 圍繞 X, B 圍繞 Y, C 圍繞 Z)u位置翻轉(zhuǎn) (Ix27)將電機(jī)和坐標(biāo)軸綁定#1-X#2-Y#3-Zu笛卡爾坐標(biāo)軸可以是直線軸電機(jī)的組合:#1 - A11X + A12Y + A13Z + B1#2 - A21X + A22Y + A23Z + B2#3 - A31X

30、+ A32Y + A33Z + B3這樣允許坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和平移，可推廣到更多軸的方式9 9）編寫）編寫PMACPMAC運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)動(dòng)程序n運(yùn)動(dòng)指令運(yùn)動(dòng)指令X1000 Y2000 Z3000U(P1*3.14159) V(20*SIN(Q6)DWELL, DELAYn模態(tài)指令模態(tài)指令A(yù)BS, INC, FRAX, NORMALLINEAR, RAPID, CIRCLEn, SPLINEn, PVTTA, TS, TM, Fn變量賦值變量賦值variable = expressionn邏輯控制表達(dá)式邏輯控制表達(dá)式N, O, GOTO, GOSUB, CALL, RETURNG, M, T, D (sp

31、ecial CALL statements)IF, ELSE, ENDIF, WHILE, ENDWHILEn輔助表達(dá)式輔助表達(dá)式 COMMAND, SEND, DISPLAYENABLE PLC, DISABLE PLCnLogic Operators邏輯操作符邏輯操作符 &(bit by bit AND)|(bit by bit OR)(bit by bit Exclusive OR) Comparators比較符比較符= (equal to)!=(not equal to)(greater than)!(not greater than; less than or equal t

32、o)axis scalingaxis；綁定電機(jī)于坐標(biāo)系OPEN PROG n CLEAR；打開(kāi)（新建）一個(gè)程序 電機(jī)運(yùn)動(dòng)命令及數(shù)學(xué)運(yùn)算，邏輯判斷CLOSE；程序結(jié)束從內(nèi)存中刪除一個(gè)程序從內(nèi)存中刪除一個(gè)程序OPEN PROGn CLEARCLOSE9 9）編寫）編寫PMACPMAC運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)動(dòng)程序Example:* Set-up and Definitions *DEL GAT; Erase any defined gather buffer&1; Coordinate System 1CLOSE; Make sure all buffers are closed#1-X; Assign

33、 motor 1 to the X-axis - 1 program unit; of X is 1 encoder count of motor #1* Motion Program Text *OPEN PROG 1; Open buffer for program entry, Program #1CLEAR; Erase existing contents of bufferLINEAR; Blended linear interpolation move modeABS; Absolute mode - moves specified by positionTA500; Set 1/

34、2 sec (500 msec) acceleration timeTS0; Set no S-curve acceleration timeF5000; Set feedrate (speed) of 5000 units(cts)/secX10000; Move X-axis to position 10000DWELL500 ; Stay in position for 1/2 sec (500 msec)X0; Move X-axis to position 0CLOSE; Close buffer - end of programTo run this program:&1

35、B1 R; Coord. System 1, point to Beginning of Program 1, Run9 9）編寫）編寫PMACPMAC運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)動(dòng)程序1010）PMACPMAC運(yùn)動(dòng)程序執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序執(zhí)行PMACPMAC程序的運(yùn)行模式程序的運(yùn)行模式: :u在線命令方式執(zhí)行在線命令方式執(zhí)行PMACPMAC運(yùn)動(dòng)指令運(yùn)動(dòng)指令( (命令行方式命令行方式) )u下載到下載到PMACPMAC緩沖區(qū)內(nèi)緩沖區(qū)內(nèi), ,再發(fā)送運(yùn)行命令方式再發(fā)送運(yùn)行命令方式開(kāi)始一個(gè)程序開(kāi)始一個(gè)程序u指向一個(gè)坐標(biāo)系，用在線指令: &nu用在線指令指向程序: Bnu用在線指令運(yùn)行: R or 停止程序停止程序u用

36、在線指令指向坐標(biāo)系: &nu用在線指令: Q, S, A, or , , , CNC的任務(wù)通?？煞譃閮纱箢悾?。管理任務(wù)主要承擔(dān)系統(tǒng)資源管理和系統(tǒng)各子任務(wù)的調(diào)度，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的程序管理、顯示、診斷等子任務(wù)；控制任務(wù)主要完成CNC的基本功能：譯碼、刀具補(bǔ)償、速度預(yù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等任務(wù)。CNC裝置在工作中這些任務(wù)不是順序執(zhí)行的，而往往需要多任務(wù)并行處理。 如：如：1111）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)管理任務(wù)和控制任務(wù)a) CNCa) CNC的操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)(1)當(dāng)機(jī)床正在加工時(shí)(執(zhí)行控制任務(wù))，要實(shí)時(shí)顯示加工狀態(tài)(管理任務(wù))。這是控制任務(wù)與管理的并行；(3)在控制任務(wù)中更是如此，

37、為了保證加工的連續(xù)性，刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)運(yùn)算以及位置控制必須同時(shí)不間斷執(zhí)行。(2)在管理任務(wù)中也是如此，當(dāng)用戶將程序送人系統(tǒng)時(shí)，需要實(shí)時(shí)顯示輸入的內(nèi)容； 一般地，CNC裝置通常采用循環(huán)調(diào)度和優(yōu)先搶占調(diào)度相結(jié)合的方法來(lái)解決上述問(wèn)題的。 假定某CNC裝置軟件將其功能僅分為三個(gè)任務(wù)：位置控制、插補(bǔ)運(yùn)算和背景程序。位置控制優(yōu)先級(jí)最高，插補(bǔ)運(yùn)算其次，背景程序相對(duì)最低。系統(tǒng)規(guī)定：位置控制任務(wù)每4ms執(zhí)行一次，插補(bǔ)運(yùn)算8ms執(zhí)行一次，則兩個(gè)任務(wù)都由定時(shí)中斷激活。當(dāng)位置控制和插補(bǔ)運(yùn)算都不執(zhí)行時(shí)便執(zhí)行背景程序，正因?yàn)槿绱瞬欧Q其為“背景”程序。系統(tǒng)的運(yùn)作是：在完成初始化后，自動(dòng)進(jìn)入背景程序，在背景程序中采用

38、循環(huán)調(diào)度的方式，輪流反復(fù)地執(zhí)行各個(gè)子任務(wù)。優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)(如位置控制或插補(bǔ)運(yùn)算任務(wù))可以隨時(shí)中斷背景程序的運(yùn)行。同樣位置控制也可中斷插補(bǔ)運(yùn)算的運(yùn)行。初始化初始化顯示顯示譯碼譯碼刀補(bǔ)刀補(bǔ)I/OI/O循環(huán)調(diào)度優(yōu)先搶占調(diào)度b) Windows OS b) Windows OS 的限制的限制l非實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí) (非決策非決策)l應(yīng)用程序不能進(jìn)入應(yīng)用程序不能進(jìn)入I/O層面層面l有時(shí)驅(qū)動(dòng)不穩(wěn)定有時(shí)驅(qū)動(dòng)不穩(wěn)定 (不適用于工業(yè)使用不適用于工業(yè)使用) 雖然real-time與快速反應(yīng)看似相同但不同。其區(qū)別在于固定的時(shí)間之內(nèi)是否可能一定完成被預(yù)定的處理。雖然,經(jīng)過(guò)使用高速CPU,OS的輪轉(zhuǎn)時(shí)間(反應(yīng)速度)被改善,它卻

39、不一定意味著它接近real-time控制。real-time是在固定的時(shí)間之內(nèi),所有的100個(gè)任務(wù)可完成100次.如果它能完成99次,但1次沒(méi)完,它不能叫作real-time。 實(shí)際上,既使在低速CPU上,real-time控制仍可實(shí)現(xiàn),因此OS結(jié)構(gòu)比CPU速度更重要。 c) INtimec) INtime的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)Pentium級(jí)級(jí)Windows執(zhí)行執(zhí)行Windows內(nèi)核內(nèi)核Windows硬件抽像化硬件抽像化層層Win32程序程序Win32APIsWindows硬件任務(wù)硬件任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核實(shí)時(shí)內(nèi)核實(shí)時(shí)硬件任務(wù)實(shí)時(shí)硬件任務(wù)實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)NT優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)最高級(jí)最高級(jí)最低級(jí)最低級(jí)最高級(jí)最高級(jí)最

40、低級(jí)最低級(jí)實(shí)時(shí)程序?qū)崟r(shí)程序INtimeAPIs用戶模式用戶模式-ring3內(nèi)核模式內(nèi)核模式-ring0d) PMACd) PMAC的任務(wù)調(diào)度的任務(wù)調(diào)度PMAC TasksPMAC Tasks As an example, a 40 MHz PMAC could perform the As an example, a 40 MHz PMAC could perform the following tasks with the estimated percentage of following tasks with the estimated percentage of the total co

41、mputational power as indicated:the total computational power as indicated:PLCPLCPLCPLC主機(jī)命令響應(yīng)主機(jī)命令響應(yīng)安全檢測(cè)安全檢測(cè)/ /看門狗看門狗主機(jī)命令響應(yīng)主機(jī)命令響應(yīng)安全檢測(cè)安全檢測(cè)/ /看門狗看門狗1818軸運(yùn)動(dòng)規(guī)劃軸運(yùn)動(dòng)規(guī)劃1818軸伺服更新軸伺服更新1818軸電流換向軸電流換向低優(yōu)先級(jí)低優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)1 1、總線的分類與層次、總線的分類與層次 1) 1) 系統(tǒng)總線：是微處理器芯片對(duì)外引線信號(hào)的延伸或映系統(tǒng)總線：是微處理器芯片對(duì)外引線信號(hào)的延伸或映射，是微處理器與片外存儲(chǔ)器及射，是微處理器與片外

42、存儲(chǔ)器及I/0I/0接口傳輸信息的通接口傳輸信息的通路。系統(tǒng)總線信號(hào)按功能可分為三類：路。系統(tǒng)總線信號(hào)按功能可分為三類： 地址總線（地址總線（WhereWhere）：指出數(shù)據(jù)的來(lái)源與去向。地址總）：指出數(shù)據(jù)的來(lái)源與去向。地址總線的位數(shù)決定了存儲(chǔ)空間的大小。線的位數(shù)決定了存儲(chǔ)空間的大小。 數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（WhatWhat）提供模塊間傳輸數(shù)據(jù)的路徑，數(shù)據(jù)）提供模塊間傳輸數(shù)據(jù)的路徑，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決定微處理器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度及總體性能?？偩€的位數(shù)決定微處理器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度及總體性能。 控制總線（控制總線（WhenWhen）：提供系統(tǒng)操作所必需的控制信號(hào)，）：提供系統(tǒng)操作所必需的控制信號(hào)，對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行

43、控制與定時(shí)。對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行控制與定時(shí)。5.3.1 PC機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡的信息交換5.35.3 PCIPCI運(yùn)動(dòng)控制卡設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制卡設(shè)計(jì)MPURAMRAMROMROMI/OI/O接口接口外設(shè)外設(shè)ABDBCB地址總線地址總線ABAB、數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)總線DBDB、控制總線、控制總線CBCB 2) 2) 擴(kuò)充總線：亦稱設(shè)備總線，用于系統(tǒng)擴(kuò)充總線：亦稱設(shè)備總線，用于系統(tǒng)I/OI/O擴(kuò)充。與系統(tǒng)總線擴(kuò)充。與系統(tǒng)總線工作頻率不同，經(jīng)接口電路對(duì)系統(tǒng)總統(tǒng)信號(hào)緩沖、變換、隔工作頻率不同，經(jīng)接口電路對(duì)系統(tǒng)總統(tǒng)信號(hào)緩沖、變換、隔離，進(jìn)行不同層次的操作（離，進(jìn)行不同層次的操作（ISAISA、EISAEISA、MCA)MC

44、A) 3) 3) 局部總線：擴(kuò)充總線不能滿足高性能設(shè)備（圖形、視頻、局部總線：擴(kuò)充總線不能滿足高性能設(shè)備（圖形、視頻、網(wǎng)絡(luò)）接口的要求，在系統(tǒng)總線與擴(kuò)充總線之間插入一層總網(wǎng)絡(luò)）接口的要求，在系統(tǒng)總線與擴(kuò)充總線之間插入一層總線。由于它經(jīng)橋接器與系統(tǒng)總線直接相連，因此稱之為局部線。由于它經(jīng)橋接器與系統(tǒng)總線直接相連，因此稱之為局部總線（總線（PCIPCI）。）。2 2、PCIPCI總線主要性能總線主要性能 總線時(shí)鐘頻率：總線時(shí)鐘頻率：33.3MHz/66MHz33.3MHz/66MHz 帶寬：帶寬： 時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率33.3MHz33.3MHz 位寬位寬3232位時(shí)為位時(shí)為133MB/s133MB/

45、s，位寬，位寬6464位時(shí)為位時(shí)為266MB/s266MB/s 時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率66MHz66MHz 位寬位寬3232位時(shí)位時(shí) 為為266MB/s266MB/s，位寬，位寬6464位時(shí)為位時(shí)為532MB/s532MB/s 總線寬度：總線寬度：3232位（位（5V5V）/64/64位（位（3.3V3.3V） 時(shí)鐘同步方式時(shí)鐘同步方式 獨(dú)立于處理器與獨(dú)立于處理器與CPUCPU及時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)及時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān) 支持突發(fā)式讀寫方式，提供首地址即可順序讀寫數(shù)據(jù)。支持突發(fā)式讀寫方式，提供首地址即可順序讀寫數(shù)據(jù)。 支持并發(fā)操作，支持并發(fā)操作，CPUCPU和和PCIPCI可并行工作?？刹⑿泄ぷ?。PCIPCI控制器

46、能自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)控制器能自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)緩沖區(qū)到外設(shè)的傳輸，無(wú)須緩沖區(qū)到外設(shè)的傳輸，無(wú)須CPUCPU干預(yù)。干預(yù)。 支持總線主控技術(shù)。允許主控部件（智能設(shè)備或多處理器中任一處支持總線主控技術(shù)。允許主控部件（智能設(shè)備或多處理器中任一處理器）取得總線控制權(quán)，加速數(shù)據(jù)傳輸。理器）取得總線控制權(quán)，加速數(shù)據(jù)傳輸。 具有自動(dòng)配置功能，支持即插即用。具有自動(dòng)配置功能，支持即插即用。 3 3、PCIPCI總線的引腳總線的引腳 PCI PCI總線支持總線支持3232位和位和6464位接口卡，位接口卡，6464位卡有位卡有9494個(gè)接個(gè)接插點(diǎn)，插點(diǎn)，3232位卡僅有接插點(diǎn)位卡僅有接插點(diǎn)162162 -| PCI Comp

47、onent Side (side B) | | | optional | _ mandatory 32-bit pins 64-bit pins _|_| |-|-| b01 b11 b14 b49 b52 b62 b63 b94PCIPCI總線引線示意圖總線引線示意圖“# #”：表示低電平有效，否則為高電平有效：表示低電平有效，否則為高電平有效系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)CLK:CLK:系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)。為所有處理提供定時(shí)，。為所有處理提供定時(shí)，在時(shí)鐘的上在時(shí)鐘的上升沿采樣總線上各信號(hào)線的信號(hào)升沿采樣總線上各信號(hào)線的信號(hào)。 CLKCLK的頻率稱為的頻率稱為PCIPCI總線總線的工作頻率的工作頻率

48、，為，為33MHz33MHz。 RST # :RST # :復(fù)位信號(hào)復(fù)位信號(hào)。用來(lái)使。用來(lái)使PCIPCI所有的所有的特殊寄存器、定序器特殊寄存器、定序器和信號(hào)恢復(fù)初始狀態(tài)。和信號(hào)恢復(fù)初始狀態(tài)。地址和數(shù)據(jù)信號(hào)地址和數(shù)據(jù)信號(hào) AD31AD31: :00 :00 地址和數(shù)據(jù)共用地址和數(shù)據(jù)共用相同的相同的PCIPCI引腳。引腳。FRAME#FRAME#有有效時(shí)是地址期，效時(shí)是地址期，IRDY#IRDY#與與TRDY#TRDY#同時(shí)有效時(shí)是數(shù)據(jù)期同時(shí)有效時(shí)是數(shù)據(jù)期。一個(gè)。一個(gè)PCIPCI總線傳輸事務(wù)總線傳輸事務(wù)包含了一個(gè)地址信號(hào)期和接著的一個(gè)包含了一個(gè)地址信號(hào)期和接著的一個(gè)( (或多或多個(gè)個(gè)) )數(shù)據(jù)期

49、數(shù)據(jù)期。C/BE3:0 C/BE3:0 總線命令和字節(jié)使能多路復(fù)用信號(hào)?？偩€命令和字節(jié)使能多路復(fù)用信號(hào)。在地址期在地址期, ,定義總線命令定義總線命令; ;在數(shù)據(jù)期在數(shù)據(jù)期, ,用作字節(jié)使能用作字節(jié)使能。 PAR PAR 奇偶校驗(yàn)信號(hào)。它通過(guò)奇偶校驗(yàn)信號(hào)。它通過(guò) AD31:00 AD31:00 和和C/BE3:0C/BE3:0進(jìn)行進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。奇偶校驗(yàn)。接口控制信號(hào)接口控制信號(hào) FRAME#:FRAME#:當(dāng)一個(gè)主控設(shè)備請(qǐng)求總線時(shí)，當(dāng)一個(gè)主控設(shè)備請(qǐng)求總線時(shí)，采樣采樣FRAME#FRAME#、IRDY#IRDY#，若均，若均為無(wú)效電平，并且同一時(shí)鐘的為無(wú)效電平，并且同一時(shí)鐘的上升沿上升沿GNT#

50、GNT#為有效電平，就認(rèn)定以獲得總線為有效電平，就認(rèn)定以獲得總線控制權(quán)。在主控設(shè)備發(fā)起傳輸時(shí)，將控制權(quán)。在主控設(shè)備發(fā)起傳輸時(shí)，將FRAME#FRAME#驅(qū)動(dòng)為有效電平驅(qū)動(dòng)為有效電平，并，并一直保持一直保持，直到開(kāi)始傳輸最后一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)將直到開(kāi)始傳輸最后一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)將FRAME#FRAME#驅(qū)動(dòng)為無(wú)效電平。驅(qū)動(dòng)為無(wú)效電平。IRDY# :IRDY# :主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)。當(dāng)與當(dāng)與TRDY# TRDY# 同時(shí)有效時(shí)同時(shí)有效時(shí), ,數(shù)據(jù)能完整傳輸數(shù)據(jù)能完整傳輸。在寫周期在寫周期,IRDY# ,IRDY# 指出數(shù)據(jù)已在指出數(shù)據(jù)已在AD31:00AD31:00上上; ;在讀周期在讀周期,IRDY

51、#,IRDY#指示主控器準(zhǔn)指示主控器準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。備接收數(shù)據(jù)。 TRDY# :TRDY# :從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)。預(yù)示從設(shè)備準(zhǔn)備完成當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸。在。預(yù)示從設(shè)備準(zhǔn)備完成當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸。在讀周期讀周期,TRDY#,TRDY#指示數(shù)據(jù)變量已在指示數(shù)據(jù)變量已在AD31:0AD31:0中中; ;在寫周期在寫周期, ,指示從設(shè)備準(zhǔn)備好接指示從設(shè)備準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。收數(shù)據(jù)。 STOP# :STOP# :從設(shè)備從設(shè)備要求主設(shè)備停止要求主設(shè)備停止當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送。 LOCK# :LOCK# :鎖定信號(hào)。用于鎖定目標(biāo)存儲(chǔ)器地址。鎖定信號(hào)。用于鎖定目標(biāo)存儲(chǔ)器地址。 IDSEL: IDSEL:

52、 初始化設(shè)備選擇。在參數(shù)配置讀寫傳輸期間初始化設(shè)備選擇。在參數(shù)配置讀寫傳輸期間, ,用作設(shè)備配置寄存用作設(shè)備配置寄存器的片選信號(hào)。器的片選信號(hào)。 DEVSELDEVSEL # # : :設(shè)備選擇信號(hào)。該信號(hào)有效時(shí)設(shè)備選擇信號(hào)。該信號(hào)有效時(shí), , 表明總線上某設(shè)備被選中表明總線上某設(shè)備被選中。 仲裁信號(hào)仲裁信號(hào) REQ# :REQ# :總線占用請(qǐng)求信號(hào)。任何主控器都有它自己的總線占用請(qǐng)求信號(hào)。任何主控器都有它自己的REQ#REQ#信號(hào)。信號(hào)。 GNT# :GNT# :總線占用允許信號(hào)總線占用允許信號(hào), ,指明總線占用請(qǐng)求已被響應(yīng)。指明總線占用請(qǐng)求已被響應(yīng)。任何主設(shè)備都有自己的任何主設(shè)備都有自己的

53、GNT#GNT#。 F總線命令總線命令 總線命令在總線命令在地址期地址期 C/BE3:0#C/BE3:0#線有效時(shí)被譯碼，線有效時(shí)被譯碼，表明事務(wù)的類型表明事務(wù)的類型0000 0000 中斷確認(rèn)中斷確認(rèn) 中斷識(shí)別命令中斷識(shí)別命令 0001 0001 特殊周期特殊周期 提供在提供在PCIPCI上的簡(jiǎn)單廣播機(jī)制上的簡(jiǎn)單廣播機(jī)制 0010 I/O0010 I/O讀讀 從從I/OI/O口地址中讀數(shù)據(jù)口地址中讀數(shù)據(jù) 0011 I/O0011 I/O寫寫 向向I/OI/O地址空間寫數(shù)據(jù)地址空間寫數(shù)據(jù)0110 0110 存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀 從內(nèi)存空間中讀出數(shù)據(jù)從內(nèi)存空間中讀出數(shù)據(jù) 0111 0111 存儲(chǔ)器寫

54、存儲(chǔ)器寫 向內(nèi)存空間寫入數(shù)據(jù)向內(nèi)存空間寫入數(shù)據(jù) 1100 1100 多重存儲(chǔ)器讀多重存儲(chǔ)器讀 只要只要FRAME#FRAME#有效有效, ,就應(yīng)保持存儲(chǔ)器管道連續(xù)就應(yīng)保持存儲(chǔ)器管道連續(xù), , 以便以便大量傳輸數(shù)據(jù)大量傳輸數(shù)據(jù) F數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸MasterMaster置置REQ#REQ#仲裁器許可（仲裁器許可（GNTGNT# #）FRAME#, ADFRAME#, AD放放slaveslave地址，地址，C/BE#C/BE#放命令信號(hào)放命令信號(hào)地址譯碼，地址譯碼，slaveslave置置DEVSELDEVSEL# #IRDYIRDY# #，TRDY#TRDY#ADAD放數(shù)據(jù)放數(shù)據(jù)masterm

55、aster只剩最后一組數(shù)據(jù)時(shí)將只剩最后一組數(shù)據(jù)時(shí)將FRAMEFRAME# #置高置高放開(kāi)放開(kāi)IRDYIRDY# #釋放總線控制權(quán)釋放總線控制權(quán)F數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸由啟動(dòng)方（主控）和目標(biāo)方（從控）共同完成數(shù)據(jù)傳輸由啟動(dòng)方（主控）和目標(biāo)方（從控）共同完成所有事件在所有事件在時(shí)鐘下降沿同步時(shí)鐘下降沿同步，在，在時(shí)鐘上升沿對(duì)信號(hào)線采樣時(shí)鐘上升沿對(duì)信號(hào)線采樣系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束地址地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用總線數(shù)據(jù)復(fù)用總線命令命令/ /字節(jié)使能信號(hào)字節(jié)使能信號(hào)mastermaster可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slav

56、eslave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答# #a. a. 總線主控設(shè)備獲得總線控制權(quán)后，將總線主控設(shè)備獲得總線控制權(quán)后，將FRAME#FRAME#驅(qū)動(dòng)至有驅(qū)動(dòng)至有效電平，開(kāi)始此次傳輸。同時(shí)啟動(dòng)方將效電平，開(kāi)始此次傳輸。同時(shí)啟動(dòng)方將目標(biāo)設(shè)備的地址目標(biāo)設(shè)備的地址放放在在ADAD總線總線上，上，命令命令放在放在C/BE#C/BE#線上。線上。b. b. 目標(biāo)設(shè)備從地址總線上目標(biāo)設(shè)備從地址總線上識(shí)別識(shí)別出。出。c. c. 啟動(dòng)方停止啟動(dòng)啟動(dòng)方停止啟動(dòng)ADAD總線，同時(shí)改變總線，同時(shí)改變C/BE#C/BE#線上的信號(hào)，線上的信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)IRDY#IRDY#至有效電平，表示已作好

57、至有效電平，表示已作好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束地址地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用總線數(shù)據(jù)復(fù)用總線命令命令/ /字節(jié)使能信號(hào)字節(jié)使能信號(hào)mastermaster可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答# #d. d. 目標(biāo)設(shè)備將目標(biāo)設(shè)備將DEVSEL#DEVSEL#驅(qū)動(dòng)至有效電平，將驅(qū)動(dòng)至有效電平，將被請(qǐng)求的被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)放在放在ADAD總線總線上，并將上，并將TRDY#TRDY#至有效電平至有效電平, ,表示總線表示總線上的數(shù)據(jù)有效。上

58、的數(shù)據(jù)有效。e. e. 啟動(dòng)方啟動(dòng)方讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)。f. f. 目標(biāo)設(shè)備未準(zhǔn)備好傳送目標(biāo)設(shè)備未準(zhǔn)備好傳送第二個(gè)數(shù)據(jù)塊，因此將第二個(gè)數(shù)據(jù)塊，因此將TRDY#TRDY#驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)至無(wú)效電平。至無(wú)效電平。系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束地址地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用總線數(shù)據(jù)復(fù)用總線命令命令/ /字節(jié)使能信號(hào)字節(jié)使能信號(hào)mastermaster可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答# #g. g. 第第6 6個(gè)時(shí)鐘，目標(biāo)方已將第三個(gè)個(gè)時(shí)鐘，目標(biāo)方已將第三個(gè)數(shù)據(jù)塊放到數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)

59、塊放到數(shù)據(jù)總線上，但但啟動(dòng)方未準(zhǔn)備好啟動(dòng)方未準(zhǔn)備好，故因此將，故因此將IRDY#IRDY#驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)至無(wú)效電平。至無(wú)效電平。i. i. 啟動(dòng)方知道啟動(dòng)方知道第三個(gè)第三個(gè)數(shù)據(jù)塊是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊是要傳輸?shù)淖詈笠粋€(gè)最后一個(gè)，將，將FRAME#FRAME#驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)至無(wú)效電平，停止目標(biāo)方，同時(shí)將至無(wú)效電平，停止目標(biāo)方，同時(shí)將IRDY#IRDY#驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)至有效電平，完成接收。至有效電平，完成接收。j. j.啟動(dòng)方將啟動(dòng)方將IRDY#IRDY#驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)至無(wú)效電平，總線回到空閑狀態(tài)。至無(wú)效電平，總線回到空閑狀態(tài)。系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束地址地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用總線數(shù)據(jù)復(fù)用總線命令命令/

60、 /字節(jié)使能信號(hào)字節(jié)使能信號(hào)mastermaster可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志可以傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)志slaveslave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)置低應(yīng)答# #4 4、雙口、雙口RAMRAM：快速雙向數(shù)據(jù)交換通道：快速雙向數(shù)據(jù)交換通道 要實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)PCPC機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡之間的數(shù)據(jù)傳送，必須在機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡之間的數(shù)據(jù)傳送，必須在PCPC機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡之間建立起雙向的數(shù)據(jù)交換通道，雙口機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡之間建立起雙向的數(shù)據(jù)交換通道，雙口RAMRAM是一種性能優(yōu)良的是一種性能優(yōu)良的快速通信器件，適用于多快速通信器件，適用于多CPUCPU分布分布式系統(tǒng)及高速數(shù)字系統(tǒng)的場(chǎng)合式系統(tǒng)及高速數(shù)字系統(tǒng)的場(chǎng)合。