LM628-LM629 高精度运动控制器 国家半导体公司
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输出电平 VOH 逻辑 1 VOL IOUT 逻辑 0 三态输出漏电流
交流电气规格 （VDD 和 TA 符合操作范围，FCLK=6MHz，CLOAD=50pF，Input Test Signal tr=tf=10ns） T# 定时间隔 测试极限 单位
最小 编码器和索引时间（见 Figure 2） 电机-相脉宽 每个状态的保持时间 索引脉冲的设置和保持 （对于 A 高 B 低） 时钟和复位时间（见 Figure 3） 时钟脉宽 LM628N-6，LM629N-6，LM629M-6 LM628N-8，LM629N-8，LM629M-8 时钟周期 LM628N-6，LM629N-6，LM629M-6 LM628N-8，LM629N-8，LM629M-8 复位脉宽 状态字读取时间（见 Figure 4） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 读数据进入时间 读数据保持时间 /RD 高电平到 Hi-Z 时间 指令字写时间（见 Figure 5） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 Busy 位延时 /WR 脉宽 写数据设置时间 写数据保持时间 数据双字读取时间（见 Figure 6） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 读数据进入时间 读数据保持时间 /RD 高电平到 Hi-Z 时间 Busy 位延时 读取恢复时间 数据双字写如时间（见 Figure 7） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 Busy 位延时 T7 T8 T9 T13 0 30 30 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T17 120 0 0 30 30 T7 T8 T9 T13 T14 T15 T16 100 50 120 0 30 30 T7 T8 T9 T10 T11 T12 0 0 30 30 T4 T4 T5 T5 T6 78 57 166 125 8/fCLK T1 T2 T3 16/fCLK 8/fCLK 0
最大 us us us
ns ns ns ns us ns ns ns 180 180 ns ns ns ns ns ns （Note 3） ns ns ns ns ns ns ns 180 180 （Note 3） ns ns ns ns ns ns ns ns （Note 3） ns
/WR 脉宽 写数据设置时间 写数据保持时间 写入恢复时间
引线说明 （联系连接图解）24 针贴片的封装在括号里标明。 引脚 1（17） ，Index（/IN）输入：任选的接收来自编码器的索引脉冲信号。不用必须置 1。 索引位置在引脚 1、2、3 为低电平时生效。 引脚 2、3（18、19） ，编码器 A、B 信号输入：接收增量型编码器提供的两相积分信号。当 电机正转时，2 脚上的信号领先 3 脚上的信号 90 度。注意脚 2 和脚 3 的每个编码器的状态 信号都要保留最少 8 个时钟周期来识别。 因为通过解码积分编码信号可获得 4 倍分辨率， 所 以相应的最大编码器状态读取的速率为 1.0MHz（fCLK=8.0MHz）或者 750kHz（fCLK=6.0MHz） 。 对于其他时钟频率，编码器信号必须同样在每个状态保留至少 8 个时钟周期。 引脚 4~11（20~24，2~4） ，主机 I/O 端口（D0~D7） ：连接计算机主机处理器的双向数据端口。 用于向 LM628 写入指令和数据，并读出状态字和数据，由/CS、/PS、/RD、/WR 控制。 引脚 12（5） ，片选（/CS）输入：用于选择 LM628 来进行读取和写入的操作。 引脚 13（6） ，读取（/RD）输入：用于读取状态数据。 引脚 14（7） ，接地（GND） ：电源供给的返回脚。 引脚 15（8） ，写入（/WR）输入：用于写指令和数据。
操作原理 简介 典型系统结构框图 （见 Figure 1） 表示了一个由 LM628 构成的伺服系统。 主机处理器通过 I/O 口与 LM628 通信，减轻了配置梯形速度轮廓和数字化补偿滤波器的困难。DAC 端口到外部 数模转换器建立一个经功率放大器放大并最终加给电机的信号。 一个增量编码器提供伺服位 置闭环的反馈。 梯形速度轮廓发生器为操作中的位置或速度模式计算必需的轨迹。 在操作中， LM628 从设定位置（轮廓发生器位置）减去实际位置（反馈位置） ，得到的位置误差由数字 滤波器处理来驱动电机到设定位置。Table 1 列出了由 LM628/LM629 提供的简要规格。 Table 1. 系统简要规格 位置范围 速度范围 -1,073,741,824 到 1,073,741,823 计数 0 到 1,073,741,823/216 计数/采样周期； 指数误差 0 到 16383 计数/采样周期， 16 得到 1/2 计数/采样周期的结果 0 到 1,073,741,823/216 计数/采样周期/采样周期； 指数误差 0 到 16383 计数 16 /采样周期/采样周期，得到 1/2 计数/采样周期/采样周期的结果 LM628：8 位并行输出给 DAC，或者 12 位多元输出给 DAC 位置和速度 增量型编码器（积分信号；提供索引脉冲） 比例微积分（PID） （附带可编程的积分限制） 计分期间： 2048/fCLK 等级下从 2048/fCLK 到 （2048*256） /fCLK 可编程 （在 8MHz 时钟就是 256~65536us） 。 比例和积分：2048/fCLK
主要性能 32 位位置、速度和加速度寄存器 可编程 16 位系数的数字 PID 滤波器 可编程微分采样周期 8 位或 12 位 DAC 输出数据（LM628）\8 位分辨率 PWM 输出数据（LV629） 内部梯形速度曲线控制器 速度、目标位置，以及参数有些能在运行当中修改 位置、速度两种操作模式 实时可编程主机中断 8 位并行同步主机接口 带参考点输入的积分增量编码器 具有 28 针双列直插和 24 针贴片（仅 LM629）两种封装
极限参数（Note1） 如果有军事/航天的设备的规定需求， 请联系国家半导体公司的销售\批发机构来取得产品和 详尽说明。 所有针脚对地电压 -0.3V~+7.0V 存储温度 -65~+150 焊接温度 28 针双列直插 4 秒 260 24 针贴片 10 秒 300 最大功耗 650mW（TA<85） （Note2） 抗静电 2000V（CZAP=120pF,RZAP=1.5k） 操作范围 温度范围 -40<Ta<+85 时钟频率 LM628N-6，LM629N-6，LM629M-6 1.0M<fCLK<6.0MHz LM628N-8，LM629N-8，LM629M-8 1.0M<fCLK<8.0MHz 4.5V<VDD<5.5V 电源电压 VDD 直流电气规格 （VDD 和 TA 符合操作范围，FCLK=6MHz） 符号 IDD 输入电压 VIH VIL IIN 逻辑 1 电平 逻辑 0 电平 输入电流 0≤VIN≤VDD IOH=-1.6mA IOL=1.6mA 0≤VOUT≤VDD -10 -10 2.4 0.4 10 2.0 0.8 10 V V uA V V uA 定义 条件 测试的极限 最小 供应电流 开路输出 110 最大 mA 单位
LM628/LM629 高精度运动控制器 （本文根据国家半导体公司发布的 Datasheet 翻译。译者：王秋林） 概述 LM628/LM629 是为各种可以提供增量型位置反馈信号的直流以及直流无刷伺服电机的伺服 机构设计的专用运动控制处理器。 该芯片能执行高性能数字运动控制所需要的实时计算。 主 机控制接口由高级指令简化。 LM628 有一个可以驱动 8 位或者 12 位 DAC 的 8 位输出口。 建造一个伺服系统的必须组件只 需一个增量型编码器、一个 DAC、一个功率放大器、和一个 LM628。一个基于 LM629 的系 统与之类似，区别于它用 8 位分辨率 PWM 直接驱动 H 开关桥。 在 NMOS 上制作的部件封装成双列直插 28 针或 24 针贴片（仅 LM629） 。两者都有 6MHz 和 8MHz 的最大频率，用“-6”和“-8”的后缀区分。 产品集成了一个 SDA 处理核和用 SDA 设计的单元。
引脚 16（9） ，端口选择（/PS）输入：用于选择指令或者数据端口。低电平选择指令，高电 平选择数据。以下模式由引脚 16 控制： 1.向端口写入指令（低电平） 。 2.状态字从端口读出（低电平） ，以及（译注：原文缺失） 3.通过端口读写数据（高电平） 。 引脚 17（10） ，主机中断（HI）输出：这个高有效的信号通过主机中断服务警告主机有中断 发生。 引脚 18~25，DAC 端口（DAC0~DAC7） ：用在三种不同模式下的输出端口。 1.LM628（8 位输出模式） ：向 DAC 输出所存的数据。高位在 18 脚，低位在 25 脚。 2.LM628（12 位数触摸式） ：分开输出两个 6 位字。低位字先输出。高位在 18 脚，低位在 23 脚，24 脚用于分辨他们。25 脚信号的上升沿用于所存输出的数据。Figure 8 显示了多元 信号的时间关系。 3.LM629（符号\量值 输出模式） ：在 18 脚（贴片的 11 脚）输出一个 PWM 符号信号，并在 19 脚 （贴片的 13 脚） 输出一个 PWM 的量值信号。 在 LM629 里引脚 20~25 没有使用。 Figure 11 显示了 PWM 输出信号格式。 引脚 26（14） ，时钟（CLK）输入：接收系统时钟。 引脚 27（15） ，复位（/RST）输入：低电平有效，上升沿触发，复位以下列出的 LM628 内部 状态。注意复位脉冲必须逻辑低并且超过 8 个时钟周期。以下为复位所作的。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.滤波器系数和轨迹参数置零。 2.设置位置误差门槛最大值（7FFFH） ，并且切实运行指令 LPEI。 3.屏蔽了 SBPA/SBPR 中断（禁止） 。 4.开放 5 个其它中断（使能） 。 5.初始化当前位置为 0 或者“终点”位置。 6.设置微分采样间隔为 2048/fCLK 或者是用 8.0MHz 时钟的 256us。 7.DAC 端口输出一个 12 位 DAC 的零点 800H，然后恢复成 8 位 DAC 的零点 80H。 当 LM628 的复位脚刚释放之后，状态端口应该读出“00H” 。如果复位成功完成，状态字会 在 1.5ms 之内变成 “84H” 或者 “C4H” 。 如果状态字没有在 1.5ms 内变成 “84H” 或者 “C4H” ， 执行另一次复位，并重复上述步骤。为确保复位被正常执行，执行一个 RSTI 指令。如果芯 片正确复位，状态字会从“84H”或者“C4H”变成“80H”或者“C0H” 。如果这个（变化） 没有发生，执行另一个复位，并重复上述步骤。 引脚 28（16） ，电源（VDD） ：电源电压供应（+5V） 。
T14 T15 T16 T18
100 50 120 120
ns ns ns ns
Note1: 定义的最大范围指示限制超过于期间可能发生损坏的条件。直流和交流电气规格不 适用于超过以上操作范围来使用器件的场合。 Note2: 当环境温度超过 70℃时，其间必须针对过热进行保护。在印刷电路板上的封装周边 要有超过 3 平方英寸的空间，之间有宽大的铜迹，就像地线一样不间断的铜，这样才好。28 针双列直插（N）和 24 针贴片（M）以立体铜骨架塑料封装。大多数热量从铜导线骨架一头 流向另一头，然后进入印刷电路板上的铜迹。铜迹起了热池的作用。双面或多面板提供更好 的散热。 Note3: 要想读取 Busy 位，必须先读取状态字。读取 Busy 位所需要的时间远超过芯片设置 Busy 位所需要的时间。因此无法测试实际 Busy 位延时。Busy 位保证在用户可以读取它的时 候就有效了。
输出电平 VOH 逻辑 1 VOL IOUT 逻辑 0 三态输出漏电流
交流电气规格 （VDD 和 TA 符合操作范围，FCLK=6MHz，CLOAD=50pF，Input Test Signal tr=tf=10ns） T# 定时间隔 测试极限 单位
最小 编码器和索引时间（见 Figure 2） 电机-相脉宽 每个状态的保持时间 索引脉冲的设置和保持 （对于 A 高 B 低） 时钟和复位时间（见 Figure 3） 时钟脉宽 LM628N-6，LM629N-6，LM629M-6 LM628N-8，LM629N-8，LM629M-8 时钟周期 LM628N-6，LM629N-6，LM629M-6 LM628N-8，LM629N-8，LM629M-8 复位脉宽 状态字读取时间（见 Figure 4） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 读数据进入时间 读数据保持时间 /RD 高电平到 Hi-Z 时间 指令字写时间（见 Figure 5） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 Busy 位延时 /WR 脉宽 写数据设置时间 写数据保持时间 数据双字读取时间（见 Figure 6） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 读数据进入时间 读数据保持时间 /RD 高电平到 Hi-Z 时间 Busy 位延时 读取恢复时间 数据双字写如时间（见 Figure 7） 片选设置/保持时间 端口选择的设置时间 端口选择的保持时间 Busy 位延时 T7 T8 T9 T13 0 30 30 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T17 120 0 0 30 30 T7 T8 T9 T13 T14 T15 T16 100 50 120 0 30 30 T7 T8 T9 T10 T11 T12 0 0 30 30 T4 T4 T5 T5 T6 78 57 166 125 8/fCLK T1 T2 T3 16/fCLK 8/fCLK 0
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/WR 脉宽 写数据设置时间 写数据保持时间 写入恢复时间
引线说明 （联系连接图解）24 针贴片的封装在括号里标明。 引脚 1（17） ，Index（/IN）输入：任选的接收来自编码器的索引脉冲信号。不用必须置 1。 索引位置在引脚 1、2、3 为低电平时生效。 引脚 2、3（18、19） ，编码器 A、B 信号输入：接收增量型编码器提供的两相积分信号。当 电机正转时，2 脚上的信号领先 3 脚上的信号 90 度。注意脚 2 和脚 3 的每个编码器的状态 信号都要保留最少 8 个时钟周期来识别。 因为通过解码积分编码信号可获得 4 倍分辨率， 所 以相应的最大编码器状态读取的速率为 1.0MHz（fCLK=8.0MHz）或者 750kHz（fCLK=6.0MHz） 。 对于其他时钟频率，编码器信号必须同样在每个状态保留至少 8 个时钟周期。 引脚 4~11（20~24，2~4） ，主机 I/O 端口（D0~D7） ：连接计算机主机处理器的双向数据端口。 用于向 LM628 写入指令和数据，并读出状态字和数据，由/CS、/PS、/RD、/WR 控制。 引脚 12（5） ，片选（/CS）输入：用于选择 LM628 来进行读取和写入的操作。 引脚 13（6） ，读取（/RD）输入：用于读取状态数据。 引脚 14（7） ，接地（GND） ：电源供给的返回脚。 引脚 15（8） ，写入（/WR）输入：用于写指令和数据。
操作原理 简介 典型系统结构框图 （见 Figure 1） 表示了一个由 LM628 构成的伺服系统。 主机处理器通过 I/O 口与 LM628 通信，减轻了配置梯形速度轮廓和数字化补偿滤波器的困难。DAC 端口到外部 数模转换器建立一个经功率放大器放大并最终加给电机的信号。 一个增量编码器提供伺服位 置闭环的反馈。 梯形速度轮廓发生器为操作中的位置或速度模式计算必需的轨迹。 在操作中， LM628 从设定位置（轮廓发生器位置）减去实际位置（反馈位置） ，得到的位置误差由数字 滤波器处理来驱动电机到设定位置。Table 1 列出了由 LM628/LM629 提供的简要规格。 Table 1. 系统简要规格 位置范围 速度范围 -1,073,741,824 到 1,073,741,823 计数 0 到 1,073,741,823/216 计数/采样周期； 指数误差 0 到 16383 计数/采样周期， 16 得到 1/2 计数/采样周期的结果 0 到 1,073,741,823/216 计数/采样周期/采样周期； 指数误差 0 到 16383 计数 16 /采样周期/采样周期，得到 1/2 计数/采样周期/采样周期的结果 LM628：8 位并行输出给 DAC，或者 12 位多元输出给 DAC 位置和速度 增量型编码器（积分信号；提供索引脉冲） 比例微积分（PID） （附带可编程的积分限制） 计分期间： 2048/fCLK 等级下从 2048/fCLK 到 （2048*256） /fCLK 可编程 （在 8MHz 时钟就是 256~65536us） 。 比例和积分：2048/fCLK
主要性能 32 位位置、速度和加速度寄存器 可编程 16 位系数的数字 PID 滤波器 可编程微分采样周期 8 位或 12 位 DAC 输出数据（LM628）\8 位分辨率 PWM 输出数据（LV629） 内部梯形速度曲线控制器 速度、目标位置，以及参数有些能在运行当中修改 位置、速度两种操作模式 实时可编程主机中断 8 位并行同步主机接口 带参考点输入的积分增量编码器 具有 28 针双列直插和 24 针贴片（仅 LM629）两种封装
极限参数（Note1） 如果有军事/航天的设备的规定需求， 请联系国家半导体公司的销售\批发机构来取得产品和 详尽说明。 所有针脚对地电压 -0.3V~+7.0V 存储温度 -65~+150 焊接温度 28 针双列直插 4 秒 260 24 针贴片 10 秒 300 最大功耗 650mW（TA<85） （Note2） 抗静电 2000V（CZAP=120pF,RZAP=1.5k） 操作范围 温度范围 -40<Ta<+85 时钟频率 LM628N-6，LM629N-6，LM629M-6 1.0M<fCLK<6.0MHz LM628N-8，LM629N-8，LM629M-8 1.0M<fCLK<8.0MHz 4.5V<VDD<5.5V 电源电压 VDD 直流电气规格 （VDD 和 TA 符合操作范围，FCLK=6MHz） 符号 IDD 输入电压 VIH VIL IIN 逻辑 1 电平 逻辑 0 电平 输入电流 0≤VIN≤VDD IOH=-1.6mA IOL=1.6mA 0≤VOUT≤VDD -10 -10 2.4 0.4 10 2.0 0.8 10 V V uA V V uA 定义 条件 测试的极限 最小 供应电流 开路输出 110 最大 mA 单位
LM628/LM629 高精度运动控制器 （本文根据国家半导体公司发布的 Datasheet 翻译。译者：王秋林） 概述 LM628/LM629 是为各种可以提供增量型位置反馈信号的直流以及直流无刷伺服电机的伺服 机构设计的专用运动控制处理器。 该芯片能执行高性能数字运动控制所需要的实时计算。 主 机控制接口由高级指令简化。 LM628 有一个可以驱动 8 位或者 12 位 DAC 的 8 位输出口。 建造一个伺服系统的必须组件只 需一个增量型编码器、一个 DAC、一个功率放大器、和一个 LM628。一个基于 LM629 的系 统与之类似，区别于它用 8 位分辨率 PWM 直接驱动 H 开关桥。 在 NMOS 上制作的部件封装成双列直插 28 针或 24 针贴片（仅 LM629） 。两者都有 6MHz 和 8MHz 的最大频率，用“-6”和“-8”的后缀区分。 产品集成了一个 SDA 处理核和用 SDA 设计的单元。
引脚 16（9） ，端口选择（/PS）输入：用于选择指令或者数据端口。低电平选择指令，高电 平选择数据。以下模式由引脚 16 控制： 1.向端口写入指令（低电平） 。 2.状态字从端口读出（低电平） ，以及（译注：原文缺失） 3.通过端口读写数据（高电平） 。 引脚 17（10） ，主机中断（HI）输出：这个高有效的信号通过主机中断服务警告主机有中断 发生。 引脚 18~25，DAC 端口（DAC0~DAC7） ：用在三种不同模式下的输出端口。 1.LM628（8 位输出模式） ：向 DAC 输出所存的数据。高位在 18 脚，低位在 25 脚。 2.LM628（12 位数触摸式） ：分开输出两个 6 位字。低位字先输出。高位在 18 脚，低位在 23 脚，24 脚用于分辨他们。25 脚信号的上升沿用于所存输出的数据。Figure 8 显示了多元 信号的时间关系。 3.LM629（符号\量值 输出模式） ：在 18 脚（贴片的 11 脚）输出一个 PWM 符号信号，并在 19 脚 （贴片的 13 脚） 输出一个 PWM 的量值信号。 在 LM629 里引脚 20~25 没有使用。 Figure 11 显示了 PWM 输出信号格式。 引脚 26（14） ，时钟（CLK）输入：接收系统时钟。 引脚 27（15） ，复位（/RST）输入：低电平有效，上升沿触发，复位以下列出的 LM628 内部 状态。注意复位脉冲必须逻辑低并且超过 8 个时钟周期。以下为复位所作的。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.滤波器系数和轨迹参数置零。 2.设置位置误差门槛最大值（7FFFH） ，并且切实运行指令 LPEI。 3.屏蔽了 SBPA/SBPR 中断（禁止） 。 4.开放 5 个其它中断（使能） 。 5.初始化当前位置为 0 或者“终点”位置。 6.设置微分采样间隔为 2048/fCLK 或者是用 8.0MHz 时钟的 256us。 7.DAC 端口输出一个 12 位 DAC 的零点 800H，然后恢复成 8 位 DAC 的零点 80H。 当 LM628 的复位脚刚释放之后，状态端口应该读出“00H” 。如果复位成功完成，状态字会 在 1.5ms 之内变成 “84H” 或者 “C4H” 。 如果状态字没有在 1.5ms 内变成 “84H” 或者 “C4H” ， 执行另一次复位，并重复上述步骤。为确保复位被正常执行，执行一个 RSTI 指令。如果芯 片正确复位，状态字会从“84H”或者“C4H”变成“80H”或者“C0H” 。如果这个（变化） 没有发生，执行另一个复位，并重复上述步骤。 引脚 28（16） ，电源（VDD） ：电源电压供应（+5V） 。
T14 T15 T16 T18
100 50 120 120
ns ns ns ns
Note1: 定义的最大范围指示限制超过于期间可能发生损坏的条件。直流和交流电气规格不 适用于超过以上操作范围来使用器件的场合。 Note2: 当环境温度超过 70℃时，其间必须针对过热进行保护。在印刷电路板上的封装周边 要有超过 3 平方英寸的空间，之间有宽大的铜迹，就像地线一样不间断的铜，这样才好。28 针双列直插（N）和 24 针贴片（M）以立体铜骨架塑料封装。大多数热量从铜导线骨架一头 流向另一头，然后进入印刷电路板上的铜迹。铜迹起了热池的作用。双面或多面板提供更好 的散热。 Note3: 要想读取 Busy 位，必须先读取状态字。读取 Busy 位所需要的时间远超过芯片设置 Busy 位所需要的时间。因此无法测试实际 Busy 位延时。Busy 位保证在用户可以读取它的时 候就有效了。