本发明专利技术公开了一种基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，涉及机器人控制器通信领域。PC端采用基于Windows XP+RTX的开发平台，在Visual Studio 2005中编程分别创建Windows进程和RTX进程，通过共享内存交换数据。Windows进程通过MFC界面实现外界指令输入和相关运动学计算，同时负责触发RTX部分的相关线程，RTX进程负责位置点规划和与控制板卡的数据收发。DSP模块通过配置W5300芯片实现与PC端的以太网通信，同时DSP和FPGA之间通过双口RAM实现数据通信，DSP完成位置环的计算，FPGA完成速度环和电流环的计算。整个多轴运动控制器通信系统分工明确，易于实现，充分发挥了每个部分的功能，可以同时满足多轴运动控制的实时性要求和通信要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制器通信领域，尤其涉及一种基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统。
技术介绍
随着计算机技术的发展以及机器人控制器开放性、扩展性的迫切需求，基于PC的机器人控制器已经是一种趋势，因为PC机具有通用性、成本低以及良好的通讯功能等优点。Windows操作系统拥有丰富的图形数据接口，并有广泛的用户基础。采用Windows的通用PC很符合开放式结构控制器的需求，是一个很好的选择。基于Windows平台的运动控制系统由于开放性高、可拓展性好等优点在现代工业控制中得到了大范围的应用。Windows是通用操作系统，难以满足机器人多轴实时控制所需的调度功能。因此在RTX以前极少采用Windows进行实时应用开发。IntervalZero公司的RTX产品通过向Windows添加实时性能弥补了这一缺陷，并且提供了创建和调试实时应用程序的实用工具，此外还可以对软硬件性能进行测量和微调。经检索发现，中国专利授权公开号为CN203324763U，名称为“一种多轴运动控制器”的专利中给出了一种从上位机到数字控制器的多轴运动控制的设计架构，但是在上位机部分并没有配置专门用于实时通信的模块，通信方式与本方案不同，实时性和通信效率与本方案相比也较低。因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，实现上位机PC对于机器人运动的实时性控制，有效提高了多轴机器人控制的精度和效率。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何实现多轴运动控制器中多个芯片的连接和通信，充分利用了各个芯片的优势和性能，独立分工又互为一体。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，包括实时控制平台和多轴运动控制器，所述实时控制平台搭建于PC端的Windows XP和RTX；所述多轴运动控制器包括W5300模块、DSP模块和FPGA模块，所述实时控制平台通过RTX专用网卡与所述W5300模块上外接的RJ45网口相连接。进一步地，所述实时控制平台被配置为基于Visual Studio 2005分别创建Windows进程和RTX进程，所述Windows进程和RTX进程之间通过共享内存进行数据交互。进一步地，所述Windows进程包括MFC界面的数据输入部分以及所述多轴运动控制器的运动学计算部分。进一步地，所述Windows进程被配置为将计算出的位置点信息写进所述共享内存，等待所述RTX进程被触发时调用。进一步地，所述RTX进程包括实现与所述多轴运动控制器通信的数据接收和发送线程，以及实现多轴运动控制器所需要的单点运动的位置规划线程和连续多点运动的位置规划线程。进一步地，所述线程的触发通过共享内存部分的线程标志位实现，所述线程标志位的赋值操作由MFC界面部分的用户输入操作决定。进一步地，所述W5300模块和所述DSP模块被配置为通过数据线和地址线的方式进行通讯，由所述DSP模块以触发中断的方式对所述W5300模块进行配置和控制。进一步地，所述DSP模块和所述FPGA模块通过双口RAM进行数据共享，所述DSP模块以访问外部存储器的方式对所述FPGA模块的双口RAM存储空间进行读写访问。进一步地，所述多轴运动控制器的所述DSP模块接收来自所述实时控制平台的位置指令，与反馈的位置值相减进行各个轴的位置环的运算，同时将各个轴的速度值发送到所述FPGA模块，由所述FPGA模块完成速度环和电流环的运算。进一步地，所述DSP模块的数据接收中断优先级要高于数据发送中断优先级。本专利技术所述的多轴运动控制器数据通信系统，包括RTX实时模块、控制器W5300模块、控制器DSP模块和控制器FPGA模块。用户在Windows MFC控制界面下进行操作，发送控制指令，指令经过相关机器人运动学计算之后通过共享内存的形式把伺服位置点传递给RTX实时模块，RTX模块按照以太网通信协议TCP/IP，通过创建套接字的方式，实时向控制器端的以太网通讯协议栈芯片W5300发送控制信息，W5300芯片由DSP进行配置和控制，同时通过W5300芯片将运动控制中的伺服信息传递到PC端进行显示和处理。DSP端与FPGA通过共享双口RAM进行数据通信。DSP端接收到PC端的位置点信息和FPGA模块反馈的位置信息之后进行位置闭环处理，将处理的结果通过共享RAM传递给FPGA模块进行速度环和电流环的控制，最终实现机器人的多轴实时控制。在上述技术方案中，Windows下的控制和RTX模块的通讯实现是通过在Visual Studio中进行编程、创建多个线程实现的。在上述技术方案中，PC端的控制分为2个部分，界面操作部分由操作者下发操作命令，命令通过进行相关运动学计算之后转化为一系列位置点，通过共享内存，将这些位置点共享给RTX实时操作部分。RTX部分创建了多个线程用于实现多轴运动控制的不同功能，线程的触发依靠共享内存部分的线程标志位的值的改变实现，由用户的选择决定。RTX实时操作部分根据网络通信协议通过RTX专用网卡，与控制板卡进行数据通信，实现与控制器DSP模块的数据实时发送和接收功能。在上述技术方案中，所用DSP型号为TI公司的TMS F28335芯片。在上述技术方案中，DSP对以太网协议栈芯片W5300进行配置和控制，W5300通过专门网口与PC端的RTX专用网卡通过网线连接，实现DSP和PC端的实时通讯。在上述技术方案中，DSP和W5300之间通过数据线和地址线连接，DSP采用中断的方式通过W5300进行以太网通讯。根据运动控制要求，数据接收中断优先级要高于数据发送中断优先级。在上述技术方案中，DSP和FPGA之间通过数据线和地址线连接，通过在FPGA中建立双口RAM，DSP可以以访问外部存储器的方式对保存在这个区域的数据进行读写操作，从而能实现DSP和FPGA间的数据通信。本专利技术的基于Windows XP+RTX+DSP的实时运动控制器通信模块，采用了RTX实时扩展模块，控制器运动控制中的实时数据接收和发送可以不受Windows本身进程的影响，可以满足对于实时性控制要求比较高的多轴机器人运动控制的场合。本专利技术的运动控制器通信模块中，PC端的数据处理模块和输入输出模块同RTX数据通信模块分别在2个工程中完成编程，并通过共享内存部分共享数据信息，这样可以有效降低上层编程开发的难度，同时实现过程逻辑清晰，功能独立，便于通信功能的测试。本专利技术的控制器通信模块硬件划分明确，充分利用了PC、W5300、DSP及FPGA的各自的优点，采用了常见的通信协议以及连接方式，各部分功能划分清晰，易于分块调试实现，降低了开发的成本和周期，同时保证了通信的实时性和高效性。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的整体结构示意图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的Windows进程和RTX进程的结构功能示意图；图3是本专利技术的一个较佳实施例的整体功能示意图；图4是本专利技术的一个较佳实施例的各模块连接结构示意图；图5是本专利技术的一个较佳实施例的DSP和W5300的通信连接方式；图6是本专利技术的一个较佳实施例的DSP模块通信功能实现的流程本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，其特征在于，包括实时控制平台和多轴运动控制器，所述实时控制平台搭建于PC端的Windows XP和RTX；所述多轴运动控制器包括W5300模块、DSP模块和FPGA模块，所述实时控制平台通过RTX专用网卡与所述W5300模块上外接的RJ45网口相连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，其特征在于，包括实时控制平台和多轴运动控制器，所述实时控制平台搭建于PC端的Windows XP和RTX；所述多轴运动控制器包括W5300模块、DSP模块和FPGA模块，所述实时控制平台通过RTX专用网卡与所述W5300模块上外接的RJ45网口相连接。2.如权利要求1所述的基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，其特征在于，所述实时控制平台被配置为基于Visual Studio 2005分别创建Windows进程和RTX进程，所述Windows进程和RTX进程之间通过共享内存进行数据交互。3.如权利要求2所述的基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，其特征在于，所述Windows进程包括MFC界面的数据输入部分以及所述多轴运动控制器的运动学计算部分。4.如权利要求3所述的基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，其特征在于，所述Windows进程被配置为将计算出的位置点信息写进所述共享内存，等待所述RTX进程被触发时调用。5.如权利要求2所述的基于RTX+DSP的多轴运动控制器通信系统，其特征在于，所述RTX进程包括实现与所述多轴运动控制器通信的数据接收和发送线程，以及实现多轴运动控制器所需要的单点运动的位置规...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴建华，刘超，杨启杰，熊振华，盛鑫军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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