面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡及二軸平面運動控制方法
【專利摘要】面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡及二軸平面運動控制方法，涉及工業(yè)運動控制和平面測繪領域。它是為了解決現(xiàn)有的全自動表面貼裝系統(tǒng)的控制卡傳輸速度慢、可靠性低和精度低的問題，也是為了解決現(xiàn)有的平面運動控制方法不能實時反映被控裝置運動狀態(tài)的問題。它包括總線接口電路、CPLD模塊、DSP模塊、SRAM緩存模塊和下層接口電路。SRAM緩存模塊，用于支持大容量的數(shù)據(jù)存儲，在DSP模塊內部的軟件程序中，采用了同步算法和速度規(guī)劃算法，同步算法使得同軸的兩部電機達到高度同步，使本發(fā)明的誤差達到微米級。速度規(guī)劃算法使得電機運動平滑流暢，電機動作速度快，且電機在停止時更加穩(wěn)定，可靠性高。本發(fā)明適用于表面貼裝機、貼插機及其類似產(chǎn)品。
【專利說明】面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡及二軸平面運動控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)運動控制和平面測繪領域。
【背景技術】
[0002]全自動表面貼裝系統(tǒng)是采用表面貼裝技術完成PCB板卡的元器件貼裝任務的裝置，融合了自動控制、機械設計制造、圖像識別、數(shù)字信號處理等多個領域的先進技術，是各個部分的有機整體，對運動算法控制、信號處理與傳輸?shù)鹊乃俣?、可靠性等性能指標具有較高的要求。因此，全自動貼裝系統(tǒng)對其核心運動控制卡尤其有著嚴格的要求。目前，無法兼顧高速和高可靠性的運動控制卡設計是現(xiàn)有技術存在的主要問題，也是制約國內表面貼裝技術發(fā)展的重要瓶頸之一。且現(xiàn)有的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的平面運動控制方法，不能實時反映被控裝置的運動狀態(tài)，也就是說不能根據(jù)被控裝置的運動狀態(tài)，實時調整上位機發(fā)送的指令，從而使被控裝置完成相應的動作。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的全自動表面貼裝系統(tǒng)的控制卡傳輸速度慢、可靠性低和精度低的問題，也是為了解決現(xiàn)有的平面運動控制方法不能實時反映被控裝置運動狀態(tài)的問題。現(xiàn)提供面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡及二軸平面運動控制方法。
[0004]面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡，它包括:總線接口電路、CPLD模塊、DSP模塊、SRAM緩存模塊和下層接口電路；
[0005]總線接口電路的地址信號輸入端連接CPLD模塊地址輸出端；總線接口電路的數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接CPLD模塊的數(shù)據(jù)信號輸出輸入端；
[0006]SRAM緩存模塊的RAM訪問控制信號輸出端連接CPLD模塊的RAM訪問控制信號輸入端；SRAM緩存模塊的RAM數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接CPLD模塊的RAM數(shù)據(jù)信號輸入輸出端；SRAM緩存模塊的SRAM地址信號輸入端連接CPLD模塊的SRAM地址信號輸出端；SRAM緩存模塊的SRAM數(shù)據(jù)信號輸入端連接CPLD模塊的SRAM數(shù)據(jù)信號輸出端；
[0007]CPLD模塊的外設使能信號輸出端連接DSP模塊的外設使能信號輸入端；CPLD模塊的處理器控制信號輸入端連接DSP模塊的處理器控制信號輸出端；CPLD模塊的碼盤反饋信號輸入端連接下層接口電路的碼盤反饋信號輸出端；CPLD模塊的開關狀態(tài)信號輸入端連接下層接口電路的開關狀態(tài)信號輸出端；CPLD模塊的PWM信號輸入端連接下層接口電路的PWM信號輸入端；CPLD模塊的脈沖信號輸出端DSP模塊的脈沖信號輸入端；DSP模塊的脈沖信號輸出端連接下層接口電路的脈沖信號輸入端。
[0008]CPLD模塊包括RAM訪問控制模塊、地址譯碼器、數(shù)據(jù)交換鎖存器、脈沖指令生成模塊、外設訪問控制模塊、碼盤反饋輸入模塊、開關狀態(tài)輸入模塊、PWM輸入模塊和脈沖輸出模塊；
[0009]RAM訪問控制模塊用于將RAM訪問控制信號輸出至SRAM緩存模塊；[0010]所述地址譯碼器用于對總線接口電路的地址信號進行解析；所述地址譯碼器還用于將接收的地址信號分別輸出至RAM訪問控制模塊和外設訪問控制模塊；
[0011]所述數(shù)據(jù)交換鎖存器用于存儲總線接口電路的數(shù)據(jù)信號，還用于存儲DSP模塊輸出的DSP控制信號、碼盤反饋輸入模塊輸出的碼盤反饋信號、開關狀態(tài)輸入模塊輸出的開關狀態(tài)信號、PWM輸入模塊的PWM信號；還用于輸出脈沖指令至脈沖指令生成器；
[0012]所述脈沖指令生成器用于輸出脈沖指令至脈沖輸出模塊；
[0013]外設訪問控制模塊用于將地址譯碼器輸出的外設地址信號輸出至DSP模塊；
[0014]所述碼盤反饋輸入模塊用于讀取下層接口電路輸出的碼盤反饋信號；
[0015]所述開關狀態(tài)輸入模塊用于讀取下層接口電路輸出的開關狀態(tài)信號；
[0016]所述PWM輸入模塊用于讀取下層接口電路輸出的PWM信號；
[0017]所述脈沖輸出模塊用于將脈沖指令輸出至DSP模塊，再由DSP模塊將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路。
[0018]面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制方法，該方法具體步驟如下:
[0019]步驟一、上位機通過總線接口電路向CPLD模塊發(fā)送控制信號，所述CPLD模塊的數(shù)據(jù)交換鎖存器接收該控制信號，并將該控制信號發(fā)送至SRAM緩存模塊，SRAM緩存模塊將所述控制信號發(fā)送至DSP模塊；DSP模塊啟動定時器中斷或外部中斷，若是定時器中斷，則執(zhí)行步驟二 ；若是外部中斷，則執(zhí)行步驟三；
[0020]步驟二、定時器中斷啟動，DSP模塊發(fā)送所述控制信號至CPLD模塊的數(shù)據(jù)交換鎖存器，數(shù)據(jù)交換鎖存器發(fā)送脈沖信號至脈沖指令生成器，所述脈沖指令生成器輸出脈沖信號至脈沖輸出模塊，脈沖輸出模塊輸出脈沖信號至DSP模塊，再由DSP模塊將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路，下層接口電路將所述脈沖信號輸出至光電隔離，然后通過電機驅動器驅動電機運動；
[0021]步驟三、外部中斷啟動，表明上位機重新通過總線接口電路向CPLD模塊發(fā)送控制信號，所述CPLD模塊的數(shù)據(jù)交換鎖存器接收該控制信號，并將該控制信號發(fā)送至SRAM緩存模塊，SRAM緩存模塊將所述控制信號發(fā)送至DSP模塊，DSP模塊將上位機重新發(fā)送的控制信號發(fā)送至CPLD模塊的數(shù)據(jù)交換鎖存器，數(shù)據(jù)交換鎖存器發(fā)送脈沖信號至脈沖指令生成器，所述脈沖指令生成器輸出脈沖信號至脈沖輸出模塊，脈沖輸出模塊輸出脈沖信號至DSP模塊，再由DSP模塊將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路，下層接口電路將所述脈沖信號輸出至光電隔離，然后通過電機驅動器驅動電機運動。
[0022]步驟四、下層接口電路將電機的運動狀態(tài)發(fā)送至CPLD模塊，CPLD模塊通過碼盤反饋輸入模塊、開關狀態(tài)輸入模塊和PWM輸入模塊分別將碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號發(fā)送至數(shù)據(jù)交換鎖存器，數(shù)據(jù)交換鎖存器將所述碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號存入SRAM緩存模塊；同時數(shù)據(jù)交換鎖存器通過總線接口電路將碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號發(fā)送至上位機，供上位機讀?。?br>
[0023]步驟五、上位機根據(jù)讀取的碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號判斷電機的運動狀態(tài)，并重新發(fā)送電機控制指令，重復步驟一。
[0024]本發(fā)明適用于表面貼裝機、貼插機及其類似產(chǎn)品。
[0025]本發(fā)明所述的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡，包括總線接口電路、CPLD模塊、DSP模塊、SRAM緩存模塊和下層接口電路，SRAM緩存模塊，用于支持大容量的數(shù)據(jù)存儲，可實現(xiàn)DMA傳輸功能，大大提高了大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，相比現(xiàn)有的全自動表面貼裝系統(tǒng)的控制卡，傳輸速度提高了 50%以上。在DSP模塊內部嵌入的軟件采用了同步算法和速度規(guī)劃算法，同步算法能夠使得同軸的兩部電機達到高度同步，使本發(fā)明的誤差達到微米級，精度提高了 30%以上；速度規(guī)劃算法能夠使得電機運動平滑流暢，電機動作速度快，且電機在停止時更加穩(wěn)定，可靠性高，相比現(xiàn)有的全自動表面貼裝系統(tǒng)的控制卡，可靠性提高了 40%以上。本發(fā)明所述的二軸平面運動控制方法，實時地反映了被控裝置的運動狀態(tài)，根據(jù)被控裝置的運動狀態(tài)，實時調整上位機發(fā)送的指令。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡的電氣原理示意圖；
[0027]圖2是面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡的DSP模塊的電氣原理示意圖；
[0028]圖3是DSP模塊的工作過程流程圖；
[0029]圖4是DSP模塊的工作過程中的中斷過程流程圖。
【具體實施方式】
[0030]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡，它包括:總線接口電路1、CPLD模塊2、DSP模塊3、SRAM緩存模塊4和下層接口電路5 ;
[0031]總線接口電路I的地址信號輸入端連接CPLD模塊2地址輸出端；總線接口電路I的數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接CPLD模塊2的數(shù)據(jù)信號輸出輸入端；
[0032]SRAM緩存模塊4的RAM訪問控制信號輸出端連接CPLD模塊2的RAM訪問控制信號輸入端；SRAM緩存模塊4的RAM數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接CPLD模塊2的RAM數(shù)據(jù)信號輸入輸出端；SRAM緩存模塊4的SRAM地址信號輸入端連接CPLD模塊2的SRAM地址信號輸出端；SRAM緩存模塊4的SRAM數(shù)據(jù)信號輸入端連接CPLD模塊2的SRAM數(shù)據(jù)信號輸出端;
[0033]CPLD模塊2的外設使能信號輸出端連接DSP模塊3的外設使能信號輸入端；CPLD模塊2的處理器控制信號輸入端連接DSP模塊3的處理器控制信號輸出端；CPLD模塊2的碼盤反饋信號輸入端連接下層接口電路5的碼盤反饋信號輸出端；CPLD模塊2的開關狀態(tài)信號輸入端連接下層接口電路5的開關狀態(tài)信號輸出端；CPLD模塊2的PWM信號輸入端連接下層接口電路5的PWM信號輸入端；CPLD模塊2的脈沖信號輸出端連接DSP模塊3的脈沖信號輸入端；DSP模塊3的脈沖信號輸出端連接下層接口電路5的脈沖信號輸入端。
[0034]原理說明:上位機通過總線接口電路與CPLD模塊進行數(shù)據(jù)交換。
[0035]CPLD模塊將上位機發(fā)送的指令數(shù)據(jù)送至脈沖指令生成器；脈沖指令生成器生成用于驅動電機運動的脈沖信號，并通過脈沖輸出模塊將該脈沖信號發(fā)送至DSP模塊3 ；DSP模塊3再通過下層接口電路完成與電機之間的數(shù)據(jù)傳輸，使電機根據(jù)上位機的控制指令完成相應的動作。
[0036]DSP模塊是面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡的控制核心，其核心程序用于控制全自動表面貼裝系統(tǒng)平面運動的工作狀態(tài)，使得貼裝頭能夠按照預定的流程實現(xiàn)相應的功能，并提供了各種出錯情況下的提示報警和錯誤處理機制。
[0037]SRAM緩存模塊是面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡的重要組成部分，除了完成基本的數(shù)據(jù)存儲功能外，還提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)木彺婀δ?，平衡上位機和DSP模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸；此外，SRAM緩存模塊還可實現(xiàn)DMA數(shù)據(jù)傳輸,大大提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
[0038]【具體實施方式】二:參照圖1和圖2具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡作進一步說明，本實施方式中，
[0039]CPLD模塊2包括RAM訪問控制模塊2_1、地址譯碼器2_2、數(shù)據(jù)交換鎖存器2_3、脈沖指令生成模塊2-4、外設訪問控制模塊2-5、碼盤反饋輸入模塊2-6、開關狀態(tài)輸入模塊2-7、PWM輸入模塊2-8和脈沖輸出模塊2-9 ；
[0040]RAM訪問控制模塊2-1用于將RAM訪問控制信號輸出至SRAM緩存模塊4 ；
[0041]所述地址譯碼器2-2用于對總線接口電路I的地址信號進行解析；所述地址譯碼器2-2還用于將接收的地址信號分別輸出至RAM訪問控制模塊2-1和外設訪問控制模塊2-5 ；
[0042]所述數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3用于存儲總線接口電路I的數(shù)據(jù)信號，還用于存儲DSP模塊3輸出的DSP控制信號、碼盤反饋輸入模塊2-6輸出的碼盤反饋信號、開關狀態(tài)輸入模塊2-7輸出的開關狀態(tài)信號、PWM輸入模塊2-8的PWM信號；還用于輸出脈沖指令至脈沖指令生成器2-4 ；
[0043]所述脈沖指令生成器2-4用于輸出脈沖指令至脈沖輸出模塊2-9 ；
[0044]外設訪問控制模塊2-5用于將地址譯碼器2-2輸出的外設地址信號輸出至DSP模塊3 ；
[0045]所述碼盤反饋輸入模塊2-6用于讀取下層接口電路5輸出的碼盤反饋信號；
[0046]所述開關狀態(tài)輸入模塊2-7用于讀取下層接口電路5輸出的開關狀態(tài)信號；
[0047]所述PWM輸入模塊2-8用于讀取下層接口電路5輸出的PWM信號；
[0048]所述脈沖輸出模塊2-9用于將脈沖指令輸出至DSP模塊3，再由DSP模塊3將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路5。
[0049]原理:地址譯碼器將上位機發(fā)送的地址信息進行譯碼處理，使板卡上的相應功能模塊和外設處于選中狀態(tài)。數(shù)據(jù)交換鎖存器用來完成上位機和DSP之間的數(shù)據(jù)交換，并將反饋信息傳送給上位機。數(shù)據(jù)交換鎖存器模塊能夠調度控制信號的傳送方向，完成上位機與總線接口電路DSP模塊之間的數(shù)據(jù)交換。外設訪問控制模塊用于實現(xiàn)完成外設訪問的操作時序。RAM訪問控制模塊用于完成RAM芯片的操作時序。脈沖生成器根據(jù)上位機的命令，通過規(guī)劃算法做出速度規(guī)劃，生成控制電機的脈沖信號，輸出到電機驅動器。碼盤反饋信號、PWM信號和開關狀態(tài)信號都通過數(shù)據(jù)交換鎖存器被上位機讀取。
[0050]【具體實施方式】三:本實施所述的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制方法，該方法具體步驟如下:
[0051]步驟一、上位機通過總線接口電路I向CPLD模塊2發(fā)送控制信號，所述CPLD模塊2的數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3接收該控制信號，并將該控制信號發(fā)送至SRAM緩存模塊4，SRAM緩存模塊4將所述控制信號發(fā)送至DSP模塊3 ；DSP模塊3啟動定時器中斷或外部中斷，若是定時器中斷，則執(zhí)行步驟二 ；若是外部中斷，則執(zhí)行步驟三；[0052]步驟二、定時器中斷啟動，DSP模塊3發(fā)送所述控制信號至CPLD模塊2的數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3，數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3發(fā)送脈沖信號至脈沖指令生成器2-4，所述脈沖指令生成器2-4輸出脈沖信號至脈沖輸出模塊2-9,脈沖輸出模塊2-9輸出脈沖信號至DSP模塊3,再由DSP模塊3將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路5，下層接口電路5將所述脈沖信號輸出至光電隔離，然后通過電機驅動器驅動電機運動；
[0053]步驟三、外部中斷啟動，表明上位機重新通過總線接口電路I向CPLD模塊2發(fā)送控制信號，所述CPLD模塊2的數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3接收該控制信號，并將該控制信號發(fā)送至SRAM緩存模塊4，SRAM緩存模塊4將所述控制信號發(fā)送至DSP模塊3，DSP模塊3將上位機重新發(fā)送的控制信號發(fā)送至CPLD模塊2的數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3，數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3發(fā)送脈沖信號至脈沖指令生成器2-4，所述脈沖指令生成器2-4輸出脈沖信號至脈沖輸出模塊2-9，脈沖輸出模塊2-9輸出脈沖信號至DSP模塊3，再由DSP模塊3將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路5，下層接口電路5將所述脈沖信號輸出至光電隔離，然后通過電機驅動器驅動電機運動。
[0054]步驟四、下層接口電路5將電機的運動狀態(tài)發(fā)送至CPLD模塊2，CPLD模塊2通過碼盤反饋輸入模塊2-6、開關狀態(tài)輸入模塊2-7和PWM輸入模塊2-8分別將碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號發(fā)送至數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3，數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3將所述碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號存入SRAM緩存模塊；同時數(shù)據(jù)交換鎖存器2-3通過總線接口電路將碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號發(fā)送至上位機，供上位機讀??；
[0055]步驟五、上位機根據(jù)讀取的碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號判斷電機的運動狀態(tài)，并重新發(fā)送電機控制指令，重復步驟一。
[0056]【具體實施方式】四:參照圖3具體說明本實施方式，本實施方式是為了說明DSP模塊的工作過程，其工作過程的步驟如下；
[0057]步驟一、初始化系統(tǒng)資源，執(zhí)行步驟三；
[0058]步驟二、初始化GP10、事件管理器和看門狗；
[0059]步驟三、清空RAM，然后執(zhí)行步驟五；
[0060]步驟四、首次讀取驅動器狀態(tài)；
[0061]步驟五、設置中斷；
[0062]步驟六、設置看門狗；
[0063]步驟七、等待觸發(fā)外部中斷。
[0064]【具體實施方式】五:參照圖4具體說明本實施方式，本實施方式是為了說明DSP模塊的工作過程中的中斷過程，所述中斷過程步驟如下:
[0065]步驟Al、進入中斷過程，判斷是否是定時器中斷，若是，則執(zhí)行步驟A2，若否，則執(zhí)行步驟AlO ；
[0066]步驟A2、讀取磁柵尺狀態(tài)；
[0067]步驟A3、DSP自檢是否出現(xiàn)故障信息，且DSP判斷上位機對電機的控制指令是否執(zhí)行完畢，若DSP自檢出現(xiàn)故障信息，無論上位機對電機的控制指令是否執(zhí)行完畢，都執(zhí)行步驟A4 ；
[0068]若DSP自檢未出現(xiàn)故障信息，且上位機對電機的控制指令執(zhí)行完畢，則執(zhí)行步驟A5 ;gDSP自檢未出現(xiàn)故障信息，上位機對電機的控制指令未執(zhí)行完畢，則繼續(xù)等待，直至上位機對電機的控制指令執(zhí)行完畢，執(zhí)行步驟A5 ；
[0069]步驟A4、故障狀態(tài)置位，然后執(zhí)行步驟A6 ；
[0070]步驟A5、電機完成上位機對電機的控制指令的相關動作；
[0071]步驟A6、DSP中電機標志位置故障狀態(tài)，然后執(zhí)行步驟A7 ；
[0072]步驟A7、停止電機，然后執(zhí)行步驟AS ；
[0073]步驟AS、檢測并報告故障信息，然后執(zhí)行步驟A9 ；
[0074]步驟A9、清看門狗，結束；
[0075]步驟A10、判斷是否是外部中斷，若是，則執(zhí)行步驟All，若否，則執(zhí)行步驟A20 ；
[0076]步驟Al 1、讀取指令；
[0077]步驟A12、判斷是否是位置指令，若是，則執(zhí)行位置指令，若否，則執(zhí)行步驟13 ；
[0078]步驟A13、判斷是否是位置復位指令，若是，則電機回至原點，若否，則執(zhí)行步驟A14 ；
[0079]步驟A14、判斷是否是寄存器復位指令，若是，則清空并復位所有的寄存器，若否，則執(zhí)行步驟A15 ；
[0080]步驟A15、判斷是否是傳感器清零指令，若是，則清空傳感器數(shù)值，若否，則執(zhí)行步驟 A16 ；
[0081]步驟A16、判斷是否是緊急停止指令，若是，則停止電機運行，若否，則執(zhí)行步驟A17 ；
[0082]步驟A17、判斷是否是RAM讀寫指令，若是，則打開RAM都系使能，若否，則執(zhí)行步驟A18、
[0083]步驟A18、判斷是否時讀寫寄存器參數(shù)指令，若是，則讀寫寄存器參數(shù)，若否，則結束。
[0084]原理:DSP模塊的工作過程中，首先進行初始化操作并打開系統(tǒng)中斷，然后中斷服務程序工作。通過中斷服務程序完成上位機對電機的控制。
[0085]DSP模塊的中斷過程包括外部中斷和定時器中斷。進入中斷服務程序后，通過中斷標志判斷進入定時器中斷服務程序還是進入外部中斷服務程序。
[0086]若中斷標志標明進入的是定時器中斷服務程序，表明此時上位機沒有送入新的程序指令，DSP模塊根據(jù)當前命令，決定DSP模塊繼續(xù)要執(zhí)行的動作。
[0087]若中斷標志標明進入的是外部中斷服務程序，表明上位機已經(jīng)下發(fā)了新的程序指令。根據(jù)不同的指令，DSP模塊設置相應的寄存器，并啟動相應的外設，執(zhí)行相應的操作。
[0088]本發(fā)明所述的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡及二軸平面運動控制方法能完成RAM緩存的讀寫、生成電機控制脈沖指令和獲取外設的狀態(tài)反饋。表面貼裝系統(tǒng)的平面運動的所有指令都是在這些基本指令的基礎上完成的。
[0089]RAM緩存的讀寫。RAM緩存用于臨時存儲有關的控制數(shù)據(jù)，為上位機和設備端口之間的通信提供了高速可靠的傳輸方式。
[0090]生成電機控制脈沖指令。運動控制板卡的主要功能就是電機控制，能夠根據(jù)上位機指令生成相應的控制脈沖序列，并通過速度規(guī)劃算法對脈沖的頻率和相位進行控制，實現(xiàn)電機的平滑控制，在高速、高精度運動的基礎上，減少對機械結構的沖擊。
[0091]獲取外設的狀態(tài)反饋。運動控制卡通過外設信號接口可獲得碼盤信號、PWM信號、開關狀態(tài)信號的反饋輸入，使得上位機能夠實時地獲得貼片裝置的運行狀態(tài)。
【權利要求】
1.面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡，其特征在于，它包括:總線接口電路(I)、CPLD模塊(2 )、DSP模塊(3 )、SRAM緩存模塊(4 )和下層接口電路(5 ); 總線接口電路(I)的地址信號輸入端連接CPLD模塊(2)地址輸出端；總線接口電路(O的數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接CPLD模塊(2)的數(shù)據(jù)信號輸出輸入端； SRAM緩存模塊(4)的RAM訪問控制信號輸出端連接CPLD模塊(2)的RAM訪問控制信號輸入端；SRAM緩存模塊(4)的SRAM數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接CPLD模塊(2)的SRAM數(shù)據(jù)信號輸入輸出端；SRAM緩存模塊(4)的SRAM地址信號輸入端連接CPLD模塊(2)的SRAM地址信號輸出端；SRAM緩存模塊(4)的SRAM數(shù)據(jù)信號輸入端連接CPLD模塊(2)的SRAM數(shù)據(jù)信號輸出端； CPLD模塊(2)的外設使能信號輸出端連接DSP模塊(3)的外設使能信號輸入端；CPLD模塊(2)的處理器控制信號輸入端連接DSP模塊(3)的處理器控制信號輸出端；CPLD模塊(2)的碼盤反饋信號輸入端連接下層接口電路(5)的碼盤反饋信號輸出端；CPLD模塊(2)的開關狀態(tài)信號輸入端連接下層接口電路(5)的開關狀態(tài)信號輸出端；CPLD模塊(2)的PWM信號輸入端連接下層接口電路(5)的PWM信號輸入端；CPLD模塊(2)的脈沖信號輸出端連接DSP模塊(3)的脈沖信號輸入端；DSP模塊(3)的脈沖信號輸出端連接下層接口電路(5)的脈沖信號輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制卡，其特征在于，CPLD模塊(2 )包括RAM訪問 控制模塊(2_1)、地址譯碼器(2_2 )、數(shù)據(jù)交換鎖存器(2_3 )、脈沖指令生成模塊(2-4)、外設訪問控制模塊(2-5)、碼盤反饋輸入模塊(2-6)、開關狀態(tài)輸入模塊(2-7 )、PWM輸入模塊(2-8 )和脈沖輸出模塊(2-9 ); RAM訪問控制模塊(2-1)用于將RAM訪問控制信號輸出至SRAM緩存模塊(4)； 所述地址譯碼器(2-2)用于對總線接口電路(I)的地址信號進行解析；所述地址譯碼器(2-2)還用于將接收的地址信號分別輸出至RAM訪問控制模塊(2-1)和外設訪問控制模塊(2-5)； 所述數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3 )用于存儲總線接口電路(I)的數(shù)據(jù)信號，還用于存儲DSP模塊(3)輸出的DSP控制信號、碼盤反饋輸入模塊(2-6)輸出的碼盤反饋信號、開關狀態(tài)輸入模塊(2-7)輸出的開關狀態(tài)信號、PWM輸入模塊(2-8)的PWM信號；還用于輸出脈沖指令至脈沖指令生成器(2-4)； 所述脈沖指令生成器(2-4)用于輸出脈沖指令至脈沖輸出模塊(2-9)； 外設訪問控制模塊(2-5)用于將地址譯碼器(2-2)輸出的外設地址信號輸出至DSP模塊(3); 所述碼盤反饋輸入模塊(2-6 )用于讀取下層接口電路(5 )輸出的碼盤反饋信號； 所述開關狀態(tài)輸入模塊(2-7 )用于讀取下層接口電路(5 )輸出的開關狀態(tài)信號； 所述PWM輸入模塊(2-8)用于讀取下層接口電路(5)輸出的PWM信號； 所述脈沖輸出模塊(2-9 )用于將脈沖指令輸出至DSP模塊(3 )，再由DSP模塊(3 )將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路(5 )。
3.面向全自動表面貼裝系統(tǒng)的二軸平面運動控制方法，其特征在于，該方法具體步驟如下: 步驟一、上位機通過總線接口電路(I)向CPLD模塊(2)發(fā)送控制信號，所述CPLD模塊(2)的數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3)接收該控制信號，并將該控制信號發(fā)送至SRAM緩存模塊(4)，SRAM緩存模塊(4)將所述控制信號發(fā)送至DSP模塊(3);DSP模塊(3)啟動定時器中斷或外部中斷，若是定時器中斷，則執(zhí)行步驟二 ；若是外部中斷，則執(zhí)行步驟三； 步驟二、定時器中斷啟動，DSP模塊(3)發(fā)送所述控制信號至CPLD模塊(2)的數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3)，數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3)發(fā)送脈沖信號至脈沖指令生成器(2-4)，所述脈沖指令生成器(2-4)輸出脈沖信號至脈沖輸出模塊(2-9),脈沖輸出模塊(2-9)輸出脈沖信號至DSP模塊(3 )，再由DSP模塊(3 )將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路(5 )，下層接口電路(5 )將所述脈沖信號輸出至光電隔離，然后通過電機驅動器驅動電機運動； 步驟三、外部中斷啟動，表明上位機重新通過總線接口電路(I)向CPLD模塊(2)發(fā)送控制信號，所述CPLD模塊(2 )的數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3 )接收該控制信號，并將該控制信號發(fā)送至SRAM緩存模塊(4)，SRAM緩存模塊(4)將所述控制信號發(fā)送至DSP模塊(3)，DSP模塊(3)將上位機重新發(fā)送的控制信號發(fā)送至CPLD模塊(2)的數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3)，數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3)發(fā)送脈沖信號至脈沖指令生成器(2-4)，所述脈沖指令生成器(2-4)輸出脈沖信號至脈沖輸出模塊(2-9 )，脈沖輸出模塊(2-9 )輸出脈沖信號至DSP模塊(3 )，再由DSP模塊(3)將該脈沖信號發(fā)送至下層接口電路(5)，下層接口電路(5)將所述脈沖信號輸出至光電隔離，然后通過電機驅動器驅動電機運動； 步驟四、下層接口電路(5 )將電機的運動狀態(tài)發(fā)送至CPLD模塊(2 )，CPLD模塊(2 )通過碼盤反饋輸入模塊(2-6)、開關狀態(tài)輸入模塊(2-7)和PWM輸入模塊(2-8)分別將碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號發(fā)送至數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3 )，數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3 )將所述碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號存入SRAM緩存模塊；同時數(shù)據(jù)交換鎖存器(2-3)通過總線接口電路將碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號發(fā)送至上位機，供上位機讀??； 步驟五、上位機根據(jù)讀取的碼盤反饋信號、開關狀態(tài)信號和PWM信號判斷電機的運動狀態(tài)，并重新發(fā)送電 機控制指令，重復步驟一。
【文檔編號】G05B19/418GK103744405SQ201410028594
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】高會軍, 張增杰, 孫光輝, 孫一勇, 任雨 申請人:哈爾濱工業(yè)大學