[发明专利]一种基于ARM的嵌入式结构的实时控制器

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式控制器领域，尤其涉及一种基于ARM的嵌入式结构的实时控制器。

背景技术

运动控制技术是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。运动控制技术能够快速发展有两大主因：其一是得益于计算机、高速数字处理器、自动控制、网络技术的发展；其二是有庞大的市场需求。近年来，随着运动控制技术的不断进步和完善，运动控制器作为一个独立的工业自动化控制类产品，已经被越来越多的产业领域接受，并且它已经达到一个引人瞩目的市场规模。目前，运动控制器从结构上主要分为如下3大类：基于计算机标准总线的运动控制器、Soft型开放式运动控制器、嵌入式结构的运动控制器。

基于嵌入式结构运动控制器可以说是现在发展的新潮流。ARM具有强大的运算功能，在伺服控制中得到了越来越广泛的应用。基于ARM的运动控制器，可以实现复杂的控制算法，并能保证系统的转台性，集成度高，同时还可以提高设计效率。但是目前存在的问题是各种嵌入式运动控制器的专用性比较强，很难说有一款通用的控制器，对于转台控制器现在多数都是用工控机实现的，其主要的缺点就是体积大，占用的空间大，成本也比较高，但是基于嵌入式的控制器却做的比较少，还处于不成熟状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的转台控制器现在多数都是用工控机实现的，其主要的缺点就是体积大，占用的空间大，成本也比较高，而且基于嵌入式的控制器却还处于不成熟状态。

为解决上面的技术问题，本发明提供了一种基于ARM的嵌入式结构的实时控制器，该实时控制器包括：现场可编程门阵列模块FGPA、编码器信号处理模块、微控制器STM32、信号处理模块、FSMC接口；

所述编码器信号处理模块，用于将编码器输出的差分信号转换为单端信号，并将所述单端信号输送给所述FGPA；

所述FGPA，用于对所述单端信号进行处理，并将处理后的所述单端信号通过所述FSMC接口输出至所述信号处理模块；

所述信号处理模块，用于将处理后的所述单端信号输出至外部设备，并接收所述外部设备的输入信号，并将所述输入信号通过所述FSMC接口传输至所述FGPA或者所述微控制器STM32；

所述FGPA和所述微控制器STM32之间通过所述FSMC接口连接，用于进行相互之间的数据交换。

本发明的有益效果：通过上述的实时控制器，该微控制器STM32与FPGA之间通过并口FSMC连接，实现二者之间的通讯，另外在微控制器STM32内部完成闭环控制算法，控制量通过FPGA传递给DA模块，最终将控制量传递给驱动器，同时驱动器将电机的运动状态通过FPGA反馈给微控制器STM32，最终完成闭环控制，这样使得实时控制器的结构更简单、使用成本更低、通用性更强，且控制算法利用STM32的32位定时器来完成，定时精度高，可以准确实现控制周期。

进一步地，所述微控制器STM32还通过RJ45接口连接树莓派，以接收所述树莓派输入的控制指令或者控制信号，其中所述RJ45接口是内置在所述实时控制器内部的。

上述进一步地有益效果：非实时控制采用树莓派，既可以在开发的初级阶段采用鼠标键盘方便调试，又可以在在方案成型后采用触摸的方式与外部交互信息，减小系统的体积。

进一步地，所述微控制器STM32还通过所述FSMC接口与LCD液晶显示器连接，用于将接收的所述控制指令显示在所述LCD液晶显示器上。

上述进一步地有益效果：采用LCD液晶显示模块，接在STM32的FSMC接口上，保证调试的方便以及数据的实时显示。

进一步地，所述FGPA通过DS26LS32芯片或者DS26LS31芯片与所述编码器信号处理模块连接。

进一步地，所述信号处理模块包括：D/A模块和I/O模块；所述D/A模块和所述I/O模块分别通过所述FSMC接口与所述FGPA或所述微控制器STM32连接。

上述进一步地有益效果：利用FPGA优越的数字逻辑处理能力，实现对编码器信号的采集；并且IO模快和DA模块也连接在FPGA上，STM32通过FSMC的地址线和数据线对FPGA内的模块实现数据的读写。

进一步地，所述微控制器STM32还通过所述FSMC接口与外部SRAM连接。

上述进一步地有益效果：实现对数据的实时的保存，利用STM32的FSMC接口扩展了一块外部SRAM芯片IS62WV51216，可以存储1M字节的数据，在程序运行的同时，可以将数据保存在外部SRAM上，然后在需要数据的时候一次性将数据返回。