專利名稱：組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種運動控制器，具體是一種組合式機電一體化運動控制器實 驗系統(tǒng)，供國內(nèi)高等院校以及高職高專學生進行機電一體化運動控制器的綜合教學實 驗。
背景技術(shù)：
[0002]運動控制器廣泛應用于數(shù)控機床、機器人、工廠自動化等工業(yè)控制領(lǐng)域。隨著 工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)控制對運動控制器的要求越來越高，為了滿足新一代運動控制系統(tǒng)的 各項性能要求，采用嵌入式運動控制器結(jié)構(gòu)，通過對伺服電機、步進電機的運動控制， 實現(xiàn)對機械運動部件的位置、速度的實時控制管理。目前普遍采用工業(yè)控制PC+DSP結(jié) 構(gòu)，ARM+DSP結(jié)構(gòu)的嵌入式運動控制器等。這些產(chǎn)品對于學校用于教學實驗來說一 方面其價格貴，另一方面對教師和學生的知識與技術(shù)水平要求高。這些產(chǎn)品通常集成度 高，復雜性高，硬件結(jié)構(gòu)固定不易擴展，不適于國內(nèi)高等院校以及高職高專學生的對運 動控制器的學習和操作。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型的提出，目的是為高等院校以及高職高專學生提供一種組合式機電 一體化運動控制器實驗系統(tǒng)；通過對不同實驗箱的組合，可方便、靈活地構(gòu)成所需的高 性能嵌入式運動控制器實驗系統(tǒng)。本實用新型可提高學校設備的重復利用率，降低設備 成本；原教學實驗箱仍保持原有教學實驗項目，通過各個實驗箱的擴展接口組合構(gòu)成不 同結(jié)構(gòu)的嵌入式運動控制器實驗系統(tǒng)，完成多個綜合性或創(chuàng)新性教學實驗。[0004]本實用新型提供的技術(shù)方案概述如下[0005]一種組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，其特征在于它包括ARM嵌入式 教學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱；所述ARM嵌入式教學實驗箱、 DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱都包含總線擴展接口，通過總線擴展接口 ARM嵌 入式教學實驗箱和DSP教學實驗箱與EDA綜合教學實驗箱連接。[0006]所述EDA綜合教學實驗箱至少包括FPGA模塊、DAC模塊、DI/DO模塊、 Ricoder模塊、DSP總線擴展接口、ARM總線擴展接口、下載接口、電源接口；所述 FPGA模塊包括第一 FPGA和第二 FPGA，它們之間通過信號線連接；所述DAC模塊包 括2個各2路Wbit高速數(shù)模轉(zhuǎn)換及其接口 ；所述DSP總線擴展接口、ARM總線擴展接 口與EDA綜合教學實驗箱中第一 FPGA連接；所述DAC模塊、DI/DO模塊、Encoder模 塊與EDA綜合教學實驗箱中第二 FPGA連接；所述DAC模塊、DI/D0模塊、Encoder模 塊經(jīng)總線接口與外設連接。[0007]所述DSP教學實驗箱的總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱中DSP總線擴展接 口連接，DSP作為中央處理模塊；所述EDA綜合教學實驗箱中的DAC模塊、DI/D0模 塊、Encoder模塊經(jīng)總線接口與外設連接；DSP教學實驗箱和EDA綜合教學實驗箱連接構(gòu)成DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有位置閉環(huán)或半閉環(huán)的高速高精度運動控制器實驗系統(tǒng)。[0008]所述ARM嵌入式教學實驗箱經(jīng)ARM總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱連 接；所述DSP教學實驗箱經(jīng)DSP總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱連接；ARM嵌入 式教學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱連接構(gòu)成ARM+DSP+FPGA結(jié)構(gòu) 的具有多處理器的高性能運動控制器實驗系統(tǒng)。[0009]本實用新型的特點[0010]1、為高等院校以及高職高專學生提供了一種組合式機電一體化運動控制器實驗 系統(tǒng)，用于對步進，伺服電機的運動控制，實現(xiàn)對機械運動部件的位置、速度的實時控 制；[0011]2、ARM嵌入式教學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱經(jīng)總線擴 展接口組合構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)的嵌入式運動控制器實驗系統(tǒng)，完成多個綜合性或創(chuàng)新性教學 實驗；而且這些實驗箱仍保持原有教學實驗項目；[0012]3、提高學校設備的重復利用率，降低設備成本。
[0013]圖1為組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
[0014]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。[0015]本實用新型一種組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，它包括ARM嵌入式教 學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱；所述ARM嵌入式教學實驗箱、DSP 教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱都包含總線擴展接口，通過總線擴展接口 ARM嵌入式 教學實驗箱和DSP教學實驗箱與EDA綜合教學實驗箱連接。[0016]EDA綜合教學實驗箱至少包括FPGA模塊、DAC模塊、DI/DO模塊、Encoder模塊、DSP總線擴展接口、ARM總線擴展接口、下載接口、電源接口； FPGA模塊包括 第一 FPGA和第二 FPGA，它們之間通過信號線連接；DAC模塊包括2個各2路16bit高 速數(shù)模轉(zhuǎn)換及其接口； DSP總線擴展接口、ARM總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱 中第一 FPGA連接；DAC模塊、DI/D0模塊、Encoder模塊與EDA綜合教學實驗箱中第 二 FPGA連接；DAC模塊、DI/D0模塊、Encoder模塊經(jīng)總線接口與外設連接。EDA綜 合教學實驗箱中的電源接口與外部電源連接，給實驗箱供電；FPGA模塊與下載接口連 接，用硬件描述語言編寫的程序并下載到FPGA模塊。如第一 FPGA實現(xiàn)雙端口 RAM 功能，第二 FPGA實現(xiàn)對外設的運動位置、速度信號采集、處理和控制功能。[0017]DSP教學實驗箱的組成、功能和能夠進行的教學實驗項目由所購買產(chǎn)品決定， 如ICETEK-F2812或F28335教學實驗箱。ARM嵌入式教學實驗箱中的組成、功能和能 夠進行的教學實驗項目由所購買產(chǎn)品決定，如MagicARMMlO教學實驗箱。[0018]ARM嵌入式教學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱通過組合主要 構(gòu)成以下嵌入式運動控制器實驗系統(tǒng)[0019]1、DSP教學實驗箱的總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱中DSP總線擴展接 口連接，DSP作為中央處理模塊；EDA綜合教學實驗箱中的DAC模塊、DI/DO模塊、Ricoder模塊經(jīng)總線接口與外設，如機械平臺、機械手等，連接；DSP教學實驗箱和EDA 綜合教學實驗箱連接構(gòu)成DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有位置閉環(huán)或半閉環(huán)的高速高精度運動控 制器實驗系統(tǒng)。[0020]2、ARM嵌入式教學實驗箱經(jīng)ARM總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱連接； DSP教學實驗箱經(jīng)DSP總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱連接；即ARM嵌入式教學 實驗箱和DSP教學實驗箱都與EDA綜合教學實驗箱中的第一 FPGA連接，第一 FPGA主 要起到雙端口 RAM功能，實現(xiàn)ARM與DSP之間的信息交互；ARM嵌入式教學實驗箱作 為主控制器，DSP作為插補控制器，實現(xiàn)插補算法，經(jīng)第二 FPGA輸出信號控制外設。 EDA綜合教學實驗箱與外設，如機械平臺、機械手等連接，利用第二 FPGA實現(xiàn)對機械 平臺、機械手的運動位置、速度信號采集、處理和控制功能。ARM嵌入式教學實驗箱、 DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱連接構(gòu)成ARM+DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有多處理器 的高性能運動控制器實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)對機械平臺的運動控制。[0021]在此說明書中，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯 然，本實用新型不局限于上述具體實施例，還可以做出各種修改、變換和變形。因此， 說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，其特征在于它包括ARM嵌入式教 學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱；所述ARM嵌入式教學實驗箱、DSP 教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱都包含總線擴展接口，通過總線擴展接口 ARM嵌入式 教學實驗箱和DSP教學實驗箱與EDA綜合教學實驗箱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，其特征在于所 述EDA綜合教學實驗箱至少包括FPGA模塊、DAC模塊、DI/DO模塊、^coder模塊、 DSP總線擴展接口、ARM總線擴展接口、下載接口、電源接口；所述FPGA模塊包括第 一 FPGA和第二 FPGA，它們之間通過信號線連接；所述DAC模塊包括2個各2路16bit 高速數(shù)模轉(zhuǎn)換及其接口；所述DSP總線擴展接口、ARM總線擴展接口與EDA綜合教學 實驗箱中第一 FPGA連接；所述DAC模塊、DI/DO模塊、Encoder模塊與EDA綜合教 學實驗箱中第二 FPGA連接；所述DAC模塊、DI/D0模塊、Encoder模塊經(jīng)總線接口與 外設連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，其特征在于所 述DSP教學實驗箱的總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱中DSP總線擴展接口連接， DSP作為中央處理模塊；所述EDA綜合教學實驗箱中的DAC模塊、DI/DO模塊、 Encoder模塊經(jīng)總線接口與外設連接；DSP教學實驗箱和EDA綜合教學實驗箱連接構(gòu)成 DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有位置閉環(huán)或半閉環(huán)的高速高精度運動控制器實驗系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，其特征在于所 述ARM嵌入式教學實驗箱經(jīng)ARM總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱連接；所述DSP 教學實驗箱經(jīng)DSP總線擴展接口與EDA綜合教學實驗箱連接；ARM嵌入式教學實驗 箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱連接構(gòu)成ARM+DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有多處 理器的高性能運動控制器實驗系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種組合式機電一體化運動控制器實驗系統(tǒng)，其特征在于它包括ARM嵌入式教學實驗箱、DSP教學實驗箱、EDA綜合教學實驗箱，所述教學實驗箱都包含總線擴展接口。通過總線擴展接口實現(xiàn)對不同教學實驗箱進行組合，可方便、靈活地構(gòu)成所需的高性能嵌入式運動控制器實驗系統(tǒng)DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有位置閉環(huán)或半閉環(huán)的高速高精度運動控制器、ARM+DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的具有多處理器的高性能運動控制器實驗系統(tǒng)，供學生完成多個綜合性或創(chuàng)新性教學實驗。本實用新型可提高學校設備的重復利用率，降低設備成本，供國內(nèi)高等院校以及高職高專學生進行機電一體化運動控制器的綜合教學實驗。
文檔編號G09B25/02GK201812433SQ20102029829
公開日2011年4月27日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者孫紅濤, 廖小平, 潘海鴻, 蔣敬杰, 譚華卿, 陳琳 申請人:廣西大學