本发明专利技术涉及一种基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元。其技术方案是：所述上位机(1)的COM端与USB接口模块(2)的输入输出端2a连接；USB接口模块(2)的数据端和控制端2b与FPGA(11)的数据端和控制端11b连接，FPGA(11)的数据总线和地址总线与DSP控制器(8)的数据总线和地址总线对应连接；DSP控制器(8)的PWM输出端与功率驱动模块(10)的PWM输入端连接，永磁同步电机(9)的两路电流反馈端与DSP控制器(8)的输入端8c、8d对应连接，永磁同步电机(9)的位置反馈端与DSP控制器(8)的输入端8b连接；功率驱动模块(10)的输出端与永磁同步电机(9)的输入端连接。本发明专利技术具有结构简单、传输速率高、传输稳定、使用方便的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元。其技术方案是：所述上位机(1)的COM端与USB接口模块(2)的输入输出端2a连接；USB接口模块(2)的数据端和控制端2b与FPGA(11)的数据端和控制端11b连接，FPGA(11)的数据总线和地址总线与DSP控制器(8)的数据总线和地址总线对应连接；DSP控制器(8)的PWM输出端与功率驱动模块(10)的PWM输入端连接，永磁同步电机(9)的两路电流反馈端与DSP控制器(8)的输入端8c、8d对应连接，永磁同步电机(9)的位置反馈端与DSP控制器(8)的输入端8b连接；功率驱动模块(10)的输出端与永磁同步电机(9)的输入端连接。本专利技术具有结构简单、传输速率高、传输稳定、使用方便的特点。【专利说明】—种基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元
本专利技术属于伺服系统高速数据交互的通信单元
。尤其涉及一种基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元。
技术介绍
以闻速、闻精为目标的伺服系统，在激光加工、机器人、闻精度机床等闻科技领域中得到广泛的应用。随着伺服系统的控制算法越来越复杂，伺服控制效果很大程度上由算法的若干相关参数决定，伺服系统运行过程中各个状态参量，如位置、速度、误差等都是获得修改算法参数的基本依据。在研发过程中，为了对伺服系统的运行状态有更深入、更方便的认识，需要采用上位机实时监测并显示伺服系统的运行状态。伺服系统的运动状态参量复杂且数据传输量大，因此伺服系统和上位机进行数据交互时对数据的传输速率要求较闻。 目前，国内使用的伺服系统与上位机通信的主要方式有以下几种:串口通信方式，该方式结构简单，但数据传输速率低且稳定性差，传输数据不可靠；光纤通信，该方式传输速率高且传输稳定性较好，但是成本较高，结构复杂，且不便于与常规PC电脑进行数据通?目。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，目的是提供一种使用方便、传输稳定和传输速率高的基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:所述通信单元包括:上位机、USB接口模块、键盘及显示、I/o接口、现场总线接口、脉冲输入接口、模拟量接口、DSP控制器、FPGA、故障检测模块、功率驱动模块和永磁同步电机。 所述上位机的COM端与USB接口模块的输入输出端2a连接。USB接口模块的数据端和控制端2b与FPGA的数据端和控制端Ilb连接，键盘及显示的输入输出端3a与FPGA的控制端Ilc连接，I/O接口的输入输出端4a与FPGA的控制端Ild连接，现场总线接口的输入输出端5a与FPGA的控制端Ile连接，脉冲输入接口的输入输出端6a与FPGA的控制端Ilf连接，故障检测模块的输出端12a与FPGA的输入端Ila连接，FPGA的数据总线和地址总线与DSP控制器的数据总线和地址总线对应连接。模拟量接口的输入输出端7a与DSP控制器的输入输出口 8a连接，DSP控制器的PWM输出端与功率驱动模块的PWM输入端连接，永磁同步电机的两路电流反馈端与DSP控制器的输入端8c、8d对应连接，永磁同步电机的位置反馈端与DSP控制器的输入端Sb连接；功率驱动模块的输出端与永磁同步电机的输入端连接。 上位机装有读写USB接口软件，FPGA写有USB接口的读写逻辑时序控制软件，FPGA写有对采集数据组帧操作软件。 所述的USB接口模块由USB接口和USB控制芯片FT245RL组成，USB控制芯片FT245RL的引脚USBDM、弓丨脚USBDP与USB接口的引脚UD-和引脚UD+对应连接。 上位机的COM端与USB接口的输入输出端2a连接，USB控制芯片FT245RL的数据信号引脚D0-D7、写控制信号输入引脚WR、读控制信号输入引脚RD、满信号引脚TXE和空信号引脚RXF依次与FPGA的数据输入输出端口 D0-D7、写控制引脚WR、读控制引脚RD、满信号输入引脚TXE和空信号输入引脚RXF对应连接。 所述的读写USB接口软件的主流程是:S-1、获取USB接口的端口号； S-2、USB接口使能；S-3、判断读数据或写数据，若为读数据，进入S-4，否则，进入S-7 ；S-4、上位机读取USB接口的数据，判断一帧数据是否读取完成，若一帧数据读取完成，进入S-5，否则，重新执行S-4;S-5、上位机接收完一帧数据后，对接收到的数据进行解析和缓存；S-6、上位机判断USB接口的数据是否全部读取完成，若数据全部读取完成，进入S-8，否则返回S-4 ；S-7、上位机向USB接口写数据，判断写数据操作是否完成，若写数据完成，进入S-8，否贝U，重新执行S-7;S-8、读数据完成或写数据完成；程序结束。 所述的USB接口的读写逻辑时序控制软件的主流程是:S-1、FPGA判断读数据或写数据，若为读数据，进入S-2，否则，进入S-5 ；S-2、FPGA判断RXF是否为低电平，若为低电平，进入S-3，否则，进入S-8 ；S-3、RD置低电平，执行读数据操作，RD置高电平；S-4、FPGA判断数据域是否读空，若数据域读空，RXF置高电平，进入S-8，否则，返回执行 S-3 ；S-5、FPGA判断TXE是否为低电平，若为低电平，进入S-6，否则，进入S-8 ；S-6、WR置高电平，执行写数据操作，WR置高电平；S-7、FPGA判断数据域是否写满，若数据域写满，TXE置高电平，进入S-8，否则，返回 S-6 ；S-8、程序结束。 所述的对采集数据组帧操作软件的主流程是:S-1、FPGA对DSP控制器采集的电流数据和位置数据整合和组帧；S-2、FPGA对整合的数据添加帧头。 由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果:本专利技术利用FPGA控制USB控制芯片FT245RL的读写逻辑时序，保证了 USB接口具有传输速率高、传输稳定的特点。USB控制芯片FT245RL具有八位并行数据与串行数据相互转换的功能，保证上位机和伺服系统数据交互的准确性；USB控制芯片FT245RL使用方便，使得该通信单元结构简单，缩短开发周期。本专利技术的上位机通过该USB接口模块与伺服系统进行高速数据交互，实时读取伺服系统的各个状态参量，并将分析结果显示在上位机的控制界面。 因此，本专利技术具有结构简单、使用方便、传输稳定和传输速率高的特点。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的一种结构示意图；图2是图1中的USB接口模块2的结构示意图；图3是图1中的上位机I的读写USB接口软件的主流程图；图4是图1中的FPGAll的USB接口的读写逻辑时序控制软件的主流程图；图5是图1中的FPGAll的对采集数据组帧操作软件的主流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步的描述，并非对保护范围的限制:一种基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元。如图1所示，所述通信单元包括:上位机1、USB接口模块2、键盘及显示3、1/0接口 4、现场总线接口 5、脉冲输入接口 6、模拟量接口 7、DSP控制器8、FPGA11、故障检测模块12、功率驱动模块10和永磁同步电机9。 所述上位机I的COM端与USB接口模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于USB的伺服系统高速数据交互的通信单元，其特征在于所述通信单元包括：上位机(1)、USB接口模块(2)、键盘及显示(3)、I/O接口(4)、现场总线接口(5)、脉冲输入接口(6)、模拟量接口(7)、DSP控制器(8)、FPGA(11)、故障检测模块(12)、功率驱动模块(10)和永磁同步电机(9)； 所述上位机(1)的COM端与USB接口模块(2)的输入输出端2a连接；USB接口模块(2)的数据端和控制端2b与FPGA(11)的数据端和控制端11b连接，键盘及显示(3)的输入输出端3a与FPGA(11)的控制端11c连接，I/O接口(4)的输入输出端4a与FPGA(11)的控制端11d连接，现场总线接口(5)的输入输出端5a与FPGA(11)的控制端11e连接，脉冲输入接口(6)的输入输出端6a与FPGA(11)的控制端11f连接，故障检测模块(12)的输出端12a与FPGA(11)的输入端11a连接，FPGA(11)的数据总线和地址总线与DSP控制器(8)的数据总线和地址总线对应连接；模拟量接口(7)的输入输出端7a与DSP控制器(8)的输入输出口8a连接，DSP控制器(8)的PWM输出端与功率驱动模块(10)的PWM输入端连接，永磁同步电机(9)的两路电流反馈端与DSP控制器(8)的输入端8c、8d对应连接，永磁同步电机(9)的位置反馈端与DSP控制器(8)的输入端8b连接；功率驱动模块(10)的输出端与永磁同步电机(9)的输入端连接；上位机(1)装有读写USB接口软件，FPGA(11)写有USB接口的读写逻辑时序控制软件，FPGA(11)写有对采集数据组帧操作软件。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周凤星，董烈超，卢少武，马娅婕，严保康，但峰，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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