运动控制系统接口模块设计

以完成驱 动程 序 的安 装 。通 用 驱 动 程 序 支 持 Ｗｉ ｎ —
ｄｗＸ ｏ ｓＰ等广泛使用 的操作系统 ， 可通过 Ｄ Ｌ提供 Ｌ
应用 层 Ａ Ｉ Ｐ。
必完全理解规范的细节就能进行用户设备 的设计 ， 设 计者 只需要 使用相关 的地址 线 和数据线 以及几 个 控制信 号就 能 实 现 Ｐ Ｉ总线 与用 户 设 备 之 间 的 连 Ｃ
收 稿 日期 ：２ １ 一ｏ ０ １ ９—１ ６
线操作与处理器和存储器子系统操作并行； 线性 突 发传输 ； 极小 的存 取延误 ； 不受 处理器 限制 ； 于 基
ＰＩ Ｃ 的设备信息全 自动配置与资源分配 ， 实现 即插 即用 Ｉ 。Ｐ Ｉ ３ Ｃ 总线适合本设计 ， 】 所以选用基于 Ｐ Ｉ Ｃ
ＰＩ Ｃ 总线 与其 它 总线 相 比发 展 成 熟 ， 而且 速 度 快 ， 时性好 ， 实 可控 性 佳 ， 是先 进 的 ３／４位高 性 能 ２６ 局部 总线 ， 同时支持 多组外 围设 备 。其 特点 是 ： 可 总
传递等一系列便携直观的操作 ， 以较方便地 为用 可
户 提供 友好 的人机 交互界 面实 时地显示 下位机 数据 处 理 的结 果 ， 根 据 控 制 结 果 实 时地 调 整 下 位 机 并
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｎ ｉ ｔｒ ｃ ｄ ｌ ｏ ｃ ｏ ｖ ｈ ｃｅ ｍｏｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｍ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ｅ ａ ｅ ｍｏ ｕ ｅ ｆ ｒｍｉｒ ｅ ｉｌ ｔ ｏ ｔ ｙ ｔ ｉ ｅ ｉｎ ｄ ｉ ｌ ｓ ａ ｅ ． ｈ ｆ ｏ ｏ ｅ １ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｓｃ ｍｐ ｓ ｄ ｏ Ｃ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ｅ ｎ Ｐ ａ ｌｖ ｏ ｕ ｅ ．Ｉ ｉ ｌｍｅ ｔｓＰ Ｉ ｏｔ ｓ ｏ ｓ ｅ ｉ ｏ ｏ ｅ ｆ Ｐ ｓｈ ｓ ｃ ｍｐ ｔｒａ ｄ ａ ＤＳ ｓ ｓ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｔ ｍｐ ｅ ｎ ｅ Ｃ — ａ ａ
ＢＵＳ ｔ ｅ ｌｚ ｏ ｏ ｒ ａｉｅ ｃ ｍｍｕ ｃ ｔｏ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｓ ｏ ｕ ｅ ｎ ｌｖ ｏ ｎｉａｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｏ ｔｃ ｍｐ ｔｒａ ｄ ｓａ ｅ ｃ ｍｐｕ ｅ ．Ｔｈ ｙ ｃ ｏ ｅ ａｅ ｔ ｏ ｔｏ ｔｒ ｅ ｏ ｐ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ＤＯＦ ｍｏ ｅ ｎ ｓｏ ｃ ｏ ｔａ ｋ ａ ｅ ｎ ｏｌ ｃ ｈ ｏ ｔ ｒ ｎ ｏ ｍａｉｎ ａ ｏ ｔｉ．Ｔ ｉ ａ ｅ ｅ ｉ ｓｔ ｅ ｖ ｍｅ ｔ ｆａ ｍｉｒ ｒｃ ｌｙ ｒａ ｄ ｃ ｌｅ ｔｔ ｅ ｐ ｓｕ ｅ ｉｆ ｒ ｔｏ ｂ ｕ ｔ ｈ ｓｐ ｐ ｒｄ ｓｇ ｎ ｈ
的反馈控制 。
总线接 口芯 片通 过 双 端 口 Ｓ Ａ 与 Ｄ Ｐ处 理 Ｒ Ｍ Ｓ
器相连 ， 实现信息交互。总线接 口芯片与 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ通 过Ｉ ／ Ｏ线直接相连。总线接 口芯片的寄存器配置信
息等数 据 由一 片 Ｅ Ｐ Ｏ 进行 存 储 。Ｃ ３５的 辅 ＥＲ Ｍ Ｈ６ 助 电路 主要用来 实现本 地硬 件定址 和设 置 板卡 Ｉ Ｄ。
作者简介 ：魏进松 （ ９６一） 男 ， １８ ， 硕士研究生 ， 主要从事现代测控技 术与系统 的研究 。
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Ｃ ３５的存 储 空 间 占用 ３ ｋ 偏 移 地 址 ００ Ｈ ～ Ｈ６ ２ Ｂ， ００
７ Ｆ Ｈ， Ｆ Ｆ 且可以全部提供给外部设备使用； Ｈ ６ Ｃ ３５的 ＬＯ空 间 占用 ２６ 由于偏 移地址 Ｆ ／ ５ Ｂ， ０一Ｆ Ｈ是 芯片 Ｆ
ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｅｅ ｈ ｎ ｅ ａ ｅ ｍｏ ｕ ｅ ｗ ｔ Ｈ３ ５ ｈ ｐ Ｉ ｃ ｏ ｓ ｓ ｄ ｉｅ ｍｏ ｕ ｅ Ｗ ＭＤ ａ ｄ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｌｔ ｓ ｔｅ ｉｔ ｒ ｃ ｄ ｌ ｉ Ｃ ６ ｃ ｉ ． ｔ ｈ ｏ ｅ ｒｖ ｄ ｌ ｆ ｈ ｎ
摘
要 ：为一种微 小型车辆和 机 器人 的 双处理 器主从 控 制 系统设 计接 口模 块 ，控 制 系统 以 Ｐ Ｃ为
上 位机 ，Ｄ Ｐ为 下位 机 。该 接 口模 块采 用 Ｐ Ｉ总线 通 讯 的方 式 ， 实现上 位 机 和 下位 机之 间的 通 Ｓ Ｃ
讯 ，上位机和下位机配合 完成对某小型履 带式车多个 自由度的控制和车体姿态信息采集的功能。 文 中选 用 总线接 口芯 片 Ｃ ３５完成 接 口模 块 电路 的硬件设 计 ，并且 选择驱 动模 型 ＷＤ Ｈ６ Ｍ，介 绍 驱
生 内部 数 据 总 线 Ｄ １～Ｄ 、 ３ Ｏ 内部 地 址 总 线 Ａ １～ ３
Ａ 、 ＩＯ端 口信号 、 ＩＯ端 口信 号 、 存储 器信 ０读 ／ 写 ／ 读 号 、 存储 器 信 号 等 。Ｃ ３５支 持 Ｐ 写 Ｈ６ ｃ机 程序 以单 字节 、 字节 （ ） 四字 节 （ 字 ） 双 字 、 双 为单 位 对 ＩＯ端 ／ 口或者存 储器进 行读写 。在 多字节 连续读 写操作期
２ ２ 接 口芯片 与上位 机总线 连接 ．
２ 接 口模块硬件设计方案
２ １ 接 口模块 总体 结构 ．
Ｐ Ｉ 口的设计方案通常有两种 ： Ｃ接 使用可编程 器 件和专 用接 口芯片 。采用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ等 可编 程逻 辑器
件 的优点 在于其灵 活 的可 编程 性 ； 专用 接 口芯 片可 以实现 完整 的 Ｐ Ｉ Ｃ 主控 模 块 和 目标模 块 接 口功 能 ， 将 复杂 的 Ｐ Ｉ Ｃ 总线接 口转换 为相对简单 的接 口。用 户 可 以集 中精 力于 应用 设 计 ， 而不 是 调 试 Ｐ Ｉ Ｃ 总线 的接 口， 缩短 Ｐ Ｉ Ｃ 总线 接 口模块 的开发 周期 ， 至不 甚
Ｉ Ｒｌ 线 口 块 Ｅ Ｏ 总 接 模 ＥＭ Ｐ
图 ２ 接 口模 块 结构
机
和实时控制管理 ， Ｓ Ｄ Ｐ产生多路电机控制信号经过
数模 转换后传 给多 路 电 机驱 动器 控 制 电机可编程逻辑器件 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ强大 的逻辑运算能力 ， 完成对光电码盘编码器反馈信号 的采 集 ， 电机 的转速 和转数进 行计算 ， 对 实现对 电机
接 ， 高开 发效 率 。 提 常用 的 Ｐ Ｉ 用 接 口有 Ｐ Ｘ公 司 Ｐ ＩＯ Ｘ 系 Ｃ专 Ｌ Ｃ９ Ｘ 列 ， Ｍ Ｃ 公 司 Ｓ９ Ｘ 系 列 ， 京 沁 恒 公 司 的 Ａ Ｃ ５Ｘ 南
Ｃ ３ ５通用 Ｐ Ｉ 口芯 片 。通 过 比较 Ｃ ３ Ｘ系 列 Ｈ６ Ｃ接 Ｈ６
Ｃ ３５对 Ｐ Ｉ 线 的各 种信 号进 行译 码 后 ， Ｈ６ Ｃ总 产
间，Ｈ６ Ｃ ３５每读 写 完 一 个 字 节 数 据 后 ， 就会 自动 将
芯片价格低廉 ， 简单易用， 因此选择 Ｃ ３５芯片来 Ｈ６ 设计完成下位机与上位机之间的数据传输。
Ｃ ３５是 一个连 接 Ｐ Ｉ Ｈ６ Ｃ 总线 的通 用接 口芯 片 ， 支持 ＬＯ端 口映射 、 储 器 映射 、 展 Ｒ Ｍ 以及 中 ／ 存 扩 Ｏ 断 。Ｃ ３５可 以将 ３ 高 速 Ｐ Ｉ 线转 换 为简 便 Ｈ６ ２位 Ｃ总 易用 的类似 于 ＩＡ总 线 的 ８位 主 动并 行 接 口， 于 Ｓ 用 制作 低成本 的基 于 Ｐ Ｉ Ｃ 总线 的计算 机 板 卡 ， 以及 将 原先 基 于 ＩＡ 总 线 的 板 卡 升 级 到 Ｐ Ｉ总 线 上 。 Ｓ Ｃ
ＷＥ ｉ —ｏ ｇ ＩＪｎ ｓ ｎ ．Ｇ ｅ ｇｑ ＡＯ Ｆ ｎ — ｉ
（ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｄ ａ ｃ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｌｇ ， ｈｊ ｚ ｕｎ ５０ ３ ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎ ｎ ｅＥ ｇｎｅｉ ｏｌ ｅ Ｓ ｉａｈ ａ ｇ０ ００ ，Ｃ ｉａ ｏ Ｏｒ ｎ ｅ ｉ
总线 的接 口方案 。
１ 控制 系统整体结构
系统 的硬件设 计 坚 持 模块 化 和 易扩 展 的思 想 ， 本 文 控制 系统 的总体 结 构 包括 上 位机 、 总线 接 口模 块 和下位机 。该控 制 系统上 位 机 以 Ｐ Ｃ作为 信 息处 理 平 台。下 位 机 以 ２３５ Ｓ ８３ Ｄ Ｐ为 核心 控 制 芯 片 ， 包 括 数据 采集 模块 和运 动 控制 模 块 ， 进行 运 动 控制 和
Ｄ Ｐ中程序 的参数 ， Ｓ 协调运动控制和信息采集模块 的工作。
下 位机 Ｄ Ｐ拥 有 ＪＡ Ｓ Ｔ Ｇ接 口， 以进行 在 线调 可
线 总
—
ｉｏ ／
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Ｌ
Ｊ、
接
Ｊ
１ 口 ，
片 ㈢ ｆＹＲＭ ｌ ＳＡ ７ ＣＣ
Ｉ双端 口 Ｉ
０８ ２ Ｖｌ
试。运动控制模块利用 Ｄ Ｐ的高速数据处理功能， Ｓ 实现电机转速和转向的运动控制与多个电机之间协 调控制 、 时的插补运 算 、 服控制 滤波 等数据运 算 实 伺
自身 的专 用 寄存 器 ， 以 可 以提 供 ２０ 所 ４ Ｂ给 外 部 设 备 使用 。Ｃ ３５适用 于 高 速实 时 的 ＩＯ控制 卡 、 Ｈ６ ／ 通 讯 接 口卡 、 数据 采集卡 、 子盘 、 电 扩展 Ｒ Ｍ 卡 等 Ｊ Ｏ 。 总线 接 口模块 的结 构如 图 ２所示 。
图 １ 控 制 系 统 结 构
为 了使 Ｃ ３ ５正常工作 ， Ｈ６ 当把 板卡 第 一 次插 到 Ｐ Ｉ 中 ， 要安装 驱动 程序 。按 提示 要 求 ， 击 由 Ｃ槽 需 点 南 京 沁 恒 公 司 提 供 的 Ｃ ３５ Ｄ Ｌ Ｃ ３ ５ Ｍ． Ｈ ６ ． Ｌ 、 Ｈ ６ ＷＤ
Ｓ Ｓ Ｃ ３ ５ Ｍ．Ｎ Ｙ 、 Ｈ ６ ＷＤ Ｉ Ｆ所 在 目录 ， 后 按 确 定 就 可 然
２ １ 年第３ ０２ 期
文 章 编 号 ：０９— ５ ２ ２ １ ）３— １１ ４ １０ ２５ （０２ ０ ０ ０ —０ 中图 分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ ２３ 文献标识码 ： Ａ
运 动 控 制 系 统 接 口模 块 设 计
魏进 松 ，高凤岐
（ 军械工程学院 ， 石家庄 ００ ０ ） ５０ ３
０ 引 言
由于在军 用 和 民用 领 域 的应用 越 来 越 广 泛 ， 微 小 型车辆 和机 器人 运 动控 制 系统 研 究 成 为 热点 Ｊ 。 本文 为 一微小 型履带 式车辆 的双 处理器 主从 控制 系
统设 计一 个接 口模 块 ， 现上 位 机 和 下位 机 之 间 的 实 通讯 。 目前 的通讯方 式主要 有无 线遥控 和有 线通 讯
动 开发软 件 和调试 工具 ，对接 口模块 进行 驱动 开发 ，完成 驱动程 序 的编写 。 关 键词 ：Ｐ Ｉ Ｈ ６ ；控 制装置 ；接 口模 块 ；ＷＤ Ｃ ；Ｃ ３５ Ｍ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｆ ｃ ｏ ｕ ｅ ｏ ｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｓｇ ｆ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｍ ｄ ｌ ｆ ａ ｍ ｔｏ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
两种 ， 但是 无线 遥控通 讯 的方 式开 发难 度很 大 ， 要 需 较长 的开 发周 期 ， 比较 难 以实 现 Ｊ 。所 以文 中采 用
有线通 讯 的方 式来设计 。
信息采集。系统总体结构如图 ｌ 所示。
上 位计 算 机 通 过 接 口模 块 实 现 与 下 位 机 的通
讯 ， 以对 Ｄ Ｐ芯 片 进行 复 位 、 可 Ｓ 开启 以及 ＰＤ参 数 Ｉ
ｉ ｔ ｄ ｅ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｔｏ ｏｔ ｒ ｔ ｅ ｅ ｅ ｏ ｓ ｔ ｅ ｄ ｉｅ ｐ ｏ ｒ ｍ． ｎ ｒ ｕｃ ｓｔ ｅ ｅ ｏ ｏ ｌｓ ｆ ｏ ｈ ｗａ ｅ， ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｒｖ ｒ ｇ ａ ｈ ｈ Ｋｅ ｒ ｓ： ＰＣＩ ｙ ｗｏ ｄ ；ＣＨ３６ ５；ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ；ｉ ｔ ｒａ ｅ ｍｏ ｕ ｅ； Ｗ ＤＭ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｎｅ ｃ ｄ ｌ ｆ