基于DSP的运动控制器的课程设计说明书

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1、 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题 目： 基于 DSP 的运动控制器的设计 课 程： DSP 原理及应用课程设计 院 （部） ： 信息与电气工程学院 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2013 年 7 月 II 目录目录 摘 要.I 1.设计目的 2.设计要求.I 3.设计内容 I 3.1 系统的构成与原理.I 3.1.1.系统的构成 .I 3.1.2.系统的工作原理 I 3.2 系统的硬件电路描述. I 3.2.1 电源模块. I 3.2.2.外围存储器模块 I 3.2.3.USB 模块 I 3.2.4.SCI 串口模块 I 3.2.5.PCI 总

2、线模块 I 3.2.6.I/O 输入输出接口模块 .I 3.2.7.DSP+CPLD 主控模块.I 总结与致谢. .I 参考文献. I I 摘 要 由于 DSP 将超强的高速实时处理能力和丰富的外设功能集于一身，目前，以 DSP 为 核心的嵌入式运动控制器已经成为开放式运动控制器的发展主流，并获得广泛的应用。 本设计要求对运动控制器基本功能进行研究，在分析、消化已有的基于 DSP 的运动控制 器硬件资源基础上，设计一种运动控制器。本运动控制器的硬件结构主要分为如下几个 模块：DSP+CPLD 主控模块，包括 DSP 核心模块和 CPLD 驱动与扩展模块；通信接口模 块，包括 PCI 总线、US

3、B 总线和串口；I/O 输入输 出接口模块以及外围存储器模块。 关键词：DSP；CPLD；USB；I/O 1 1 设计目的设计目的 运动控制器是一种用于多种运动控制场合的上位控制单元， 通常采用专业运动控制 芯片或高速 DSP 来控制步进电机或伺服电机。运动控制器与 PC 机构成主从结构。PC 机 负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控工作；控制器完成运动控制的细节。运 动控制器配有库函数供用户调用， 这种开放的结构能够广泛应用于制造业中设备自动化 的各个领域。 2 2 设计要求设计要求 由于 DSP 将超强的高速实时处理能力和丰富的外设功能集于一身，目前，以 DSP 为核心的嵌入式运动控

4、制器已经成为开放式运动控制器的发展主流，并获得广泛的应 用。本设计要求对运动控制器基本功能进行研究，在分析、消化已有的基于 DSP 的运 动控制器硬件资源基础上，设计一种运动控制器。本运动控制器的硬件结构主要分为如 下几个模块：DSP+CPLD 主控模块，包括 DSP 核心模块和 CPLD 驱动与扩展模块； 通信接口模块，包括 PCI 总线、USB 总线和串口；I/O 输入输 出接口模块以及外围 存储器模块。 根据设计题目的要求，选择确定 DSP 芯片型号，给出系统的各个硬件电路模块具 体电路的实现过程。 3 3 设计内容设计内容 3.1 系统的构成与工作原理 3.1.1 系统的构成 硬件结构

5、主要分为如下几个模块： DSP+CPLD 主控模块， 包括 DSP 核心模块和 CPLD 驱动与扩展模块；通信接口模块，包括 PCI 总线、USB 总线和串口；I/O 输入输 出接 口模块以及外围存储器模块。 3.1.2 系统的工作原理 本系统由上位机通过双端口 RAM 把运动控制指令或控制参数传递给运动控制器的 DSP，DSP 根据采集到的 PC 机指令，通过位置控制和速度控制算法进行计算。然后将计 算出的脉冲信号经脉冲驱动送电机驱动。 3.2 系统的硬件电路描述 3.2.1 电源模块 本设计采用外部 5V 直流电压供电， 电源插孔标识为内正外负。 电源芯片 TPS767D318 为双电源输

6、出，一路为 3.3V、一路为 1.8V，分别为外围电路和CPU 供电。每路电源的大 输出电流为 1A。 3.2.2 外围存储器模块 选用的 RAM 型号为 CY7C1021，64K16bit 大小。在我们的核心板中，通过与门电 路实现逻辑将其共用为程序 RAM 和数据 RAM。 4 3.2.3 USB 模块 PDIUSBD12 是一个性能优化的 USB 器件。 通常用于基于微控制器的系统并与微控制 DMA。传输该器件采用模块化的方法实 现一个 USB 许使用现存的体系结构并使固件投资减到最小。这种灵活性减少了开发时间、风险和成 本。主端点有双缓存配置，增加吞吐量，容易实现实时数据传输，在块传输模式下有 1MB/s 的数据传输率，在同步传输模式下有 1Mb/s 有非常好的 EMI 性能；片内 8kV 静电保护；双电压工作(3.30.3 V)或扩大的 5 V 电压 范围 3.65.5 V 5 3.2.4 SCI 串口模块 RS232 接口芯片采用的是 MAXIM 公司的 MAX232。板上 TX_