一种伺服控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种伺服控制器，包括ARM处理器、FPGA电路、数据转换模块、网络通信模块、串口通信模块、编码器接口模块、CAN通信模块、输入输出接口模块和电源模块；所述电源模块分别与ARM处理器、FPGA电路和各模块相连，用于提供电源；所述数据转换模块、网络通信模块、CAN通信模块和输入输出接口模块分别与所述ARM处理器相连；所述编码器接口模块与所述FPGA电路相连，所述串口通信模块分别与所述ARM处理器和FPGA电路相连。本实用新型专利技术的伺服控制器具有结构简单、运行效率高且功能丰富等优点。

A Servo Controller

【技术实现步骤摘要】
一种伺服控制器
本技术主要涉及伺服控制
，特指一种伺服控制器。
技术介绍
伺服控制系统是指能准确、快速的响应某一给定信号及其变化的执行系统，给定信号通常包括位置、速度、转矩等信号，整个系统包括执行机构、检测机构、控制器和驱动电路等。伺服控制系统最初用于国防军工，如火炮控制、导弹发射、光电跟踪等方面，后逐渐推广到民用的众多领域，如机器人控制、数控机床、自动化生产线等。随着信息、自动化技术的不断发展，对伺服控制系统的体积、兼容性、效率、智能化、性能等方面提出了更高的要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种结构简单、运行效率高且功能丰富的伺服控制器。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种伺服控制器，包括ARM处理器、FPGA电路、数据转换模块、网络通信模块、串口通信模块、编码器接口模块、CAN通信模块、输入输出接口模块和电源模块；所述电源模块分别与ARM处理器、FPGA电路和各模块相连，用于提供电源；所述数据转换模块、网络通信模块、CAN通信模块和输入输出接口模块分别与所述ARM处理器相连；所述编码器接口模块与所述FPGA电路相连，所述串口通信模块分别与所述ARM处理器和FPGA电路相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述数据转换模块包括AD转换电路和DA转换电路，所述AD转换电路和DA转换电路均通过隔离电路与ARM处理器进行隔离。所述AD转换电路和DA转换电路均通过SPI接口与ARM处理器相连。所述编码器接口模块包括多路同步串行接口，与FPGA电路之间进行差分信号传输。所述串口通信模块包括一个以上的RS422串口和一个以上的RS232串口。所述输入输出接口模块通过光耦隔离芯片与所述ARM处理器连接。所述ARM处理器与FPGA电路之间通过FSMC接口相连。所述ARM处理器、FPGA电路、数据转换模块、网络通信模块、串口通信模块、编码器接口模块、CAN通信模块和输入输出接口模块均集成于同一电路板上。与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术的伺服控制器，采用ARM处理器和FPGA电路的构架，ARM控制器可以很好的支持操作系统，而FPGA可实现硬件编程，能够实现实时任务和非实时任务的设计与规划，实现系统的高可靠性和高实时性，极大提高运行效率；集成了网络通信模块、串口通信模块和CAN通信模块等多种通讯方式，可以连接不同接口的设备，具有较高的扩展性；ARM处理器、FPGA电路、数据转换模块、网络通信模块、串口通信模块、编码器接口模块、CAN通信模块和输入输出接口模块均集成于同一电路板上，结构紧凑、占用体积小。本技术的伺服控制器，电路设计上充分考虑了电磁兼容和抗干扰能力，多个独立电源物理上相互隔离；通过FPGA硬核接口管理模块，能够很方便的实现支持多种制式绝对位移传感器协议和非制式位移传感器。附图说明图1为本技术的方框结构示意图。图2为本技术中电源模块的电路图。图3为本技术中ARM处理器的电路图。图4为本技术中AD转换电路的电路图。图5为本技术中DA转换电路的电路图。图6为本技术中网络通信模块的电路图。图7为本技术中CAN通信模块的电路图。图8为本技术中编码器接口模块的电路图。图9为本技术中RS422串口的电路图。图10为本技术中RS232串口的电路图。图11为本技术中输出隔离电路的电路图。图12为本技术中输入隔离电路的电路图。图中标号表示：1、ARM处理器；2、FPGA电路；3、数据转换模块；4、网络通信模块；5、串口通信模块；6、编码器接口模块；7、CAN通信模块；8、输入输出接口模块；9、电源模块。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步描述。如图1和图2所示，本实施例的伺服控制器，包括ARM处理器1、FPGA电路2、数据转换模块3、网络通信模块4、串口通信模块5、编码器接口模块6、CAN通信模块7、输入输出接口模块8和电源模块9；其中ARM处理器1、FPGA电路2、数据转换模块3、网络通信模块4、串口通信模块5、编码器接口模块6、CAN通信模块7和输入输出接口模块8均集成于同一电路板上；电源模块9分别与ARM处理器1、FPGA电路2和各模块相连，用于提供电源；数据转换模块3、网络通信模块4、CAN通信模块7和输入输出接口模块8分别与ARM处理器1相连；编码器接口模块6与FPGA电路2相连，串口通信模块5分别与ARM处理器1和FPGA电路2相连。本技术的伺服控制器，采用ARM处理器1和FPGA电路2的构架，ARM处理器1可以很好的支持操作系统，而FPGA电路2可实现硬件编程，能够实现实时任务和非实时任务的设计与规划，实现系统的高可靠性和高实时性，极大提高运行效率；集成了网络通信模块4、串口通信模块5和CAN通信模块7等多种通讯方式，可以连接不同接口的设备，具有较高的扩展性；ARM处理器1、FPGA电路2、数据转换模块3、网络通信模块4、串口通信模块5、编码器接口模块6、CAN通信模块7和输入输出接口模块8均集成于同一电路板上，结构紧凑、占用体积小。如图2所示，整个系统由外部提供24V供电电源，24V电源经过电源模块9后转换为互相隔离的±12V以及两路+5V电压，分别为各部件进行供电。ARM处理器1选用的是意法半导体的STM32H743，此芯片为意法半导体新推出的Cortex-M7内核处理器，其主频能高达400MHz,其运算速度最高可达856DMIPS，性能强悍，含有丰富的外设，并能与其它系列有着良好的兼容性。同时采用最新的CubeMX开发套件进行辅助编程能极大的缩短开发周期并降低开发难度。ARM处理器1外围电路简单，包括复位电路、晶振和JTAG调试接口，其电路如图3所示。FPGA选用的是Intel公司的IV系列，包含多达11.5万个垂直排列的LE、4Mb嵌入式内存和266个18x18嵌入式乘法器，其成本低廉，电路配置简单，FPGA的灵活性和高度集成特性，可以设计体积更小、成本更低的器件，降低系统总成本。本实施例中，数据转换模块3包括AD转换电路和DA转换电路，AD转换电路和DA转换电路均通过隔离电路与ARM处理器1进行隔离。AD转换电路主要是采集当前电机的电流大小，作为整个系统的电流环反馈量，将采集到的电压量通过SPI接口发送至ARM处理器1；实现闭环控制；DA转换电路是系统经过一系列解算后得到最终的指令输出值给驱动器。AD转换电路选用TI公司的ADS8694IDBTR芯片，DA转换电路选用的是TI公司的DAC8734SPFB，AD芯片和DA芯片均通过SPI接口与ARM处理器1相连接，之间通过ADUM3151芯片进行隔离，其电路图分别如图4和图5所示。如图6所示，本实施例中，STM32F743自带网络通信模块4(以太网模块)，采用了RMII模式，此模式下CPU仅需要9路信号线与外部PHY芯片进行连接，PHY芯片选用的是美国国家半导体公司的DP83848CVV，通过JXD0-0006NL变压器网口接入网络，通过网口接收指令信息。如图7所示，控制器局域网总线(CAN，ControllerAreaNetwork)是一种用于实时应用的串行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服控制器，其特征在于，包括ARM处理器（1）、FPGA电路（2）、数据转换模块（3）、网络通信模块（4）、串口通信模块（5）、编码器接口模块（6）、CAN通信模块（7）、输入输出接口模块（8）和电源模块（9）；所述电源模块（9）分别与ARM处理器（1）、FPGA电路（2）和各模块相连，用于提供电源；所述数据转换模块（3）、网络通信模块（4）、CAN通信模块（7）和输入输出接口模块（8）分别与所述ARM处理器（1）相连；所述编码器接口模块（6）与所述FPGA电路（2）相连，所述串口通信模块（5）分别与所述ARM处理器（1）和FPGA电路（2）相连；所述编码器接口模块（6）包括多路同步串行接口，与FPGA电路（2）之间进行差分信号传输；所述编码器接口模块（6）通过SSI接口与FPGA电路（2）相连；所述ARM处理器（1）、FPGA电路（2）、数据转换模块（3）、网络通信模块（4）、串口通信模块（5）、编码器接口模块（6）、CAN通信模块（7）和输入输出接口模块（8）均集成于同一电路板上；所述输入输出接口模块（8）通过光耦隔离芯片与所述ARM处理器（1）连接；所述ARM处理器（1）与FPGA电路（2）之间通过FSMC接口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种伺服控制器，其特征在于，包括ARM处理器（1）、FPGA电路（2）、数据转换模块（3）、网络通信模块（4）、串口通信模块（5）、编码器接口模块（6）、CAN通信模块（7）、输入输出接口模块（8）和电源模块（9）；所述电源模块（9）分别与ARM处理器（1）、FPGA电路（2）和各模块相连，用于提供电源；所述数据转换模块（3）、网络通信模块（4）、CAN通信模块（7）和输入输出接口模块（8）分别与所述ARM处理器（1）相连；所述编码器接口模块（6）与所述FPGA电路（2）相连，所述串口通信模块（5）分别与所述ARM处理器（1）和FPGA电路（2）相连；所述编码器接口模块（6）包括多路同步串行接口，与FPGA电路（2）之间进行差分信号传输；所述编码器接口模块（6）通过SSI接口与FPGA电路（2）相连；所述ARM处理器（1）、F...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海洋，张智永，龚建，周鑫，章泽，
申请(专利权)人：湖南宇正智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43