隨著工業(yè)中對運動控制的速度和要求越來越高，一般運動控制系統(tǒng)難以取得滿意的控制效果。當前的數(shù)字電機控制系統(tǒng)中，大多采用單片機控制，由于單片機的結構和復雜的指令系統(tǒng)存在運算速度較慢，處理能力有限等問題。因此，單片機不能滿足那些實時性和要求較高的控制場合。結合CNC齒輪測量中心，這里提出一種基于DSP的運動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計是以TMS320LF2407A型DSP為控制，采用“PC+CPLD+DSP”方案，實現(xiàn)電機的位置控制。

　　1 運動控制系統(tǒng)組成

　　CNC齒輪測量中心是信息技術、計算機技術和數(shù)控技術在齒輪測量儀器上集成應用的結晶，是坐標式齒輪測量儀器發(fā)展中的一個里程碑。該儀器實質(zhì)上是含有一個回轉角坐標的四坐標測量機——圓柱坐標測量機，主要用于齒輪單項幾何的檢測，也可用于（靜態(tài)）齒輪整體誤差的測量。

　　圖l為基于CNC齒輪測量中心的運動控制系統(tǒng)原理框圖，它主要由CAMAC接口電路、信號采集、DSP外圍電路和電機驅(qū)動等4部分組成。

　　上位機發(fā)送指令給以TMS320LF2407A型DSP為的控制系統(tǒng)，DSP以中斷方式接收控制指令和參數(shù)，傳感器信號反應測頭與被測工件之間的位置偏差，該模擬信號經(jīng)幅值變換電路后，作為控制信號送至DSP的A／D轉換器。經(jīng)片內(nèi)控制器處理后，輸出所接收到的控制指令和參數(shù)，經(jīng)脈沖發(fā)生器和驅(qū)動放大電路送給步進電機，驅(qū)動電機執(zhí)行相應動作。從而該運動控制系統(tǒng)能夠測量被測工件。

　　2 系統(tǒng)硬件電路設計

　　2.1 DSP器件

　　數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，簡稱DSP）是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術應運而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學技巧執(zhí)行轉換或提取信息，來處理現(xiàn)實信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領域得到極為廣泛的應用。

　　選用的TMS320LF2407A型定點DSP，采用高性能靜態(tài)CMOS技術，供電電壓為3.3 V，使得控制器功耗降低。片內(nèi)集成有高達32 K字的Flash程序存儲器，1.5 K字的數(shù)據(jù)／程序RAM，544字的雙口RAM和2 K字的單口RAM。執(zhí)行速度高達40 MI／s，提高控制器的實時控制能力。TMS3-20LF2407A具有2個時間管理模塊EVA和EVB，每個事件管理器有2個16位通用定時器，8個16位脈寬調(diào)制（PWM）輸出通道。該模塊可實現(xiàn)同步A／D轉換功能，高性能10位模數(shù)轉換器的轉換時間為375 ns，提供多達16路的模擬輸入，具有自動排序功能，1個TMS320LF2407A控制器可控制多個電機。

　　2.2 幅值變換電路

　　在基于TMS320LF2407A的CNC齒輪測量中心的運動控制系統(tǒng)中，A／D轉換器采集的信號是傳感器的電壓信號。傳感器輸出信號的范圍為0～10 V，但TMS320LF2407A的A／D轉換模塊接收模擬信號為0～3.3 V的電壓信號，為此，需對輸入A／D轉換器模塊的傳感器信號進行調(diào)理，轉換成適合A／D轉換模塊0～3.3 V的電壓信號，提供給DSP采樣。圖2為幅值轉換電路。VIN為傳感器輸出經(jīng)調(diào)理的O～10 V的電壓信號；ACDI-N01為經(jīng)過調(diào)理后輸出的0～3.3 V電壓信號（其中ACDIN01與DSP的ACDIN0l相連）。

　　2.3 JTAG邊界接口電路

　　TAG是英文“Joint Test Action Group（聯(lián)合測試行為組織）”的詞頭字母的簡寫，該組織成立于1985 年，是由幾家主要的電子制造商發(fā)起制訂的PCB 和IC 測試標準。JTAG 建議于1990 年被IEEE 批準為IEEE1149.1-1990 測試訪問端口和邊界掃描結構標準。該標準規(guī)定了進行邊界掃描所需要的硬件和軟件。自從1990 年批準后，IEEE 分別于1993 年和1995 年對該標準作了補充，形成了現(xiàn)在使用的IEEE1149.1a-1993 和IEEE1149.1b-1994。JTAG 主要應用于：電路的邊界掃描測試和可編程芯片的在線系統(tǒng)編程。

　　在對DSP系統(tǒng)硬件仿真時，通過JTAG邊界掃描接口在線監(jiān)控DSP內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器和控制寄存器，能在TMS320LF2407A的開發(fā)環(huán)境CCS中程序到DSP器件中并進行硬件仿真。JTAG是一個14針的接口，與TI公司的仿真器相連。JTAG接口與TMS320LF2407A的連接如圖3所示。其中EMU0和EMUl信號通過推薦的阻值為4.7 kΩ和10 kΩ的上拉電阻連接到3.3 V的電源，這樣可保證信號上升時間小于10 μS。

　　2.4 CAMAC接口電路

　　目前普遍采用微型或小型計算機及CPLD等作為CAMAC系統(tǒng)的控制元件，對于CAMAC，它是以儀器和接口為中心的系統(tǒng)組合，計算機和系統(tǒng)中的儀器設備都是通過接口掛在CAMAC總線上。它們之間無直接接口關系，當改換不同型號的計算機時，只需更換相應的接口即可，大大減少系統(tǒng)對計算機型號的依賴性和接口總數(shù)，使CAMAC測控系統(tǒng)易于實現(xiàn)與各種新型計算機的連接。

　　CAMAC接口電路完成邏輯極性轉換、接收總線信息，將N，A，F(xiàn)命令全譯碼，生成Q、L、X信號，并產(chǎn)生與總線相適應的輸出。CAMAC命令在CPLD中進行設計完成，不同的N，A，F(xiàn)信號組合成不同的CAMAC命令，當使用已設計的CAMAC指令時便在相應的輸出端產(chǎn)生高電平輸出。此信號就可用于控制信號，CAMAC接口仿真如圖4所示，從仿真圖中看出，設計完成的CAMAC指令正確。

　　3 結束語

　　本系統(tǒng)為CNC齒輪測量中的運動控制構造一個硬件平臺，將基于DSP的硬件平臺應用到CNC齒輪測量中心，通過DSP內(nèi)部的控制算法提高齒輪測量中心的測量。高性能的TMS320LF2407A器件實現(xiàn)控制系統(tǒng)中的復雜控制算法，大大提高控制系統(tǒng)的控制，在實時性和要求較高的場合具有廣闊的應用前景。