一种可编程电机运动控制片上系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可编程电机运动控制片上系统，至少包括：中央处理器CPU、运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块；前述各个模块通过片内总线进行连接；前述各个模块均设置有对应的寄存器；其中：所述中央处理器通过片内总线向运动控制器模块和/或电机控制模块下达控制指令；所述运动控制器模块接收CPU下达的控制指令，并将该控制指令转化成电机控制信号后向外输出，和/或将该控制指令转化成电机控制信号后通过片内总线发送给电机控制器模块，和/或将该控制指令转化为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；所述电机控制器模块接收CPU下达的控制指令直接驱动电机；或用于接收运动控制模块发送的电机控制信号。

A system on chip for motion control of programmable motor

【技术实现步骤摘要】
一种可编程电机运动控制片上系统
本专利技术属于片上控制系统领域，具体涉及兼具运动控制和电机控制的一种可编程电机运动控制片上系统。
技术介绍
目前常见的运动控制器，实现上通常采用如下的一些方式：通用处理器芯片+FPGA/DSP实现运动控制+电机控制芯片。该方案实现成本高，结构复杂。集成了运动控制功能的SoC+电机控制芯片。该方案适当地简化了系统结构，但是仍然需要多颗芯片的适配。专用的运动控制+电机控制芯片。该方案从另一个简化了控制端的结构，但是专用芯片只能支持寄存器的操作命令，而无法完成自主的可编程。其应用模式也相对单一。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可编程电机运动控制片上系统。本专利技术的技术方案如下：一种可编程电机运动控制片上系统，至少包括：中央处理器CPU、运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块；前述各个模块通过片内总线进行连接；前述各个模块均设置有对应的寄存器；其中：所述中央处理器CPU，用于通过片内总线向运动控制器模块和/或电机控制模块下达控制指令；所述运动控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令，并将该控制指令转化成电机控制信号后向外输出，和/或将该控制指令转化成电机控制信号后通过片内总线发送给电机控制器模块，和/或将该控制指令转化为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；所述电机控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令直接驱动电机；或用于接收运动控制模块发送的电机控制信号，并将该电机控制信号转化为电机驱动信号向外输出；所述通讯模块，用于通过片内总线接收周期性的电机控制命令，并将其周期性地往片外发送。可选地，所述运动控制器模块解析所述CPU下达的控制指令，通过其对应的寄存器配置可以选择将所述控制指令转换为脉冲加方向或双脉冲的电机控制信号，也可转换为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；一个运动控制器模块可以同时实现3轴及以上的加减速控制和插补控制。可选地，所述电机控制信号可以通过所述片上系统的管脚向外输出，也可以通过片内总线输出到电机控制器模块。可选地，通过配置所述电机控制器模块对应的寄存器，所述电机控制器模块可以接受来自CPU的控制指令直接驱动电机，或也可接受来自运动控制器模块的电机控制信号，转化为电机驱动信号向外输出。可选地，所述中央处理器CPU可对所述运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块各自对应的寄存器进行配置，以实现：选择a、仅输出电机控制信号控制片外的电机驱动器；选择b、仅输出电机驱动信号直接驱动电机；选择c、仅通过总线向各总线电机周期性地输出电机控制命令；选择d、自由配置多个轴实现混合的控制输出模式。可选地，所述电机控制模块内拥有4路独立的电机控制子模块；一路电机控制器子模块可以实现1个轴的电机控制功能。可选地，所述单个电机控制子模块内部包含PIPO单元、ADC单元、算法单元，该些单元用于电机的闭环控制；其中：PIPO单元支持输入捕获、输入测量、正交编码、SVPWM功能；ADC单元包含2路ADC和ADC控制器；算法单元包括有FOC算法。可选地，所述中央处理器CPU设置有模块使能寄存器，该述寄存器用于对运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块的使能情况进行配置。可选地，所述运动控制器模块设置有运动控制器模式选择寄存器；通过设置该述寄存器，可以选择将所述控制指令转换为脉冲加方向或双脉冲的电机控制信号，也可转换为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送。可选地，所述电机控制器模块设置有电机控制输入选择寄存器；通过设置该述寄存器对电机控制器的输入信号进行配置，使得所述电机控制器可接受来自CPU的控制指令直接驱动电机，或也可接受来自运动控制器模块的电机控制信号，转化为电机驱动信号向外输出。可选地，所述通讯模块设置有通讯模块选择寄存器；通过设置该述寄存器可对输出接口进行选择。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的运动控制器模块不仅支持将运动控制指令转换为脉冲+方向或者双脉冲的电机控制信号，用于外接电机驱动器实现电机驱动，同时也支持将运动控制指令转换为总线型命令，并按照用户设定周期定时外发实现总线型的电机控制。一个运动控制器模块可同时实现3轴及以上的联动和插补控制，此外运动控制器模块也可用于将运动控制指令经内部总线转发给电机控制模块，然后直接驱动电机，实现了内部的互通。将原来多种芯片组合实现的功能集成在一个片上系统中，只需要通过寄存器配置即可实现全部功能，大大降低了设计的成本和难度，也提升了多轴控制的可靠性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术具体实施例一种可编程电机运动控制片上系统的整体内部资源架构图；图2为本专利技术具体实施例一种可编程电机运动控制片上系统的结构框图；图3为本专利技术具体实施例该片上系统的运行流程图；图4为本专利技术具体实施例该片上系统的一种使用方式，输出电机驱动信号直接驱动电机；图5为本专利技术具体实施例该片上系统的一种使用方式，输出电机控制信号控制片外的电机驱动器；图6为本专利技术具体实施例该片上系统的一种使用方式，通过总线向各总线电机周期性地输出电机控制命令；图7为本专利技术具体实施例该片上系统的一种使用方式，输出带有4轴运动模式的电机控制信号，可直接驱动4轴电机；图8为本专利技术具体实施例该片上系统的一种使用方式，可以自由配置各轴实现混合的电路设计。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1和图2，本实施例公开了一种可编程电机运动控制片上系统，至少包括：中央处理器CPU、运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块；前述各个模块通过片内总线进行连接，实现交互；前述各个模块均设置有对应的寄存器；其中：所述中央处理器CPU，用于通过片内总线向运动控制器模块和/或电机控制模块下达控制指令；所述运动控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令，并将该控制指令转化成电机控制信号后向外输出，和/或将该控制指令转化成电机控制信号后通过片内总线发送给电机控制器模块，和/或将该控制指令转化为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；所述电机控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令直接驱动电机；或用于接收运动控制模块发送的电机控制信号，并将该电机控制信号转化为电机驱动信号向外输出；所述通讯模块，用于通过片内总线接收周期性的电机控制命令，并将其周期性地往片外发送。其中，所述片内总线包括片内高速总线和片内低速总线，其中片内高速总线指AHB总线，片内低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编程电机运动控制片上系统，其特征在于，至少包括：中央处理器CPU、运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块；前述各个模块通过片内总线进行连接；前述各个模块均设置有对应的寄存器；其中：/n所述中央处理器CPU，用于通过片内总线向运动控制器模块和/或电机控制模块下达控制指令；/n所述运动控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令，并将该控制指令转化成电机控制信号后向外输出，和/或将该控制指令转化成电机控制信号后通过片内总线发送给电机控制器模块，和/或将该控制指令转化为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；/n所述电机控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令直接驱动电机；或用于接收运动控制模块发送的电机控制信号，并将该电机控制信号转化为电机驱动信号向外输出；/n所述通讯模块，用于通过片内总线接收周期性的电机控制命令，并将其周期性地往片外发送。/n

【技术特征摘要】
1.一种可编程电机运动控制片上系统，其特征在于，至少包括：中央处理器CPU、运动控制器模块、电机控制器模块、通讯模块；前述各个模块通过片内总线进行连接；前述各个模块均设置有对应的寄存器；其中：
所述中央处理器CPU，用于通过片内总线向运动控制器模块和/或电机控制模块下达控制指令；
所述运动控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令，并将该控制指令转化成电机控制信号后向外输出，和/或将该控制指令转化成电机控制信号后通过片内总线发送给电机控制器模块，和/或将该控制指令转化为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；
所述电机控制器模块，用于接收CPU下达的控制指令直接驱动电机；或用于接收运动控制模块发送的电机控制信号，并将该电机控制信号转化为电机驱动信号向外输出；
所述通讯模块，用于通过片内总线接收周期性的电机控制命令，并将其周期性地往片外发送。


2.如权利要求1所述的一种可编程电机运动控制片上系统，其特征在于，所述运动控制器模块解析所述CPU下达的控制指令，通过其对应的寄存器配置可以选择将所述控制指令转换为脉冲加方向或双脉冲的电机控制信号，也可转换为周期性的电机控制命令通过通讯模块周期性地往片外发送；一个运动控制器模块可以同时实现3轴及以上的加减速控制和插补控制。


3.如权利要求2所述的一种可编程电机运动控制片上系统，其特征在于，所述电机控制信号可以通过所述片上系统的管脚向外输出，也可以通过片内总线输出到电机控制器模块。


4.如权利要求1所述的一种可编程电机运动控制片上系统，其特征在于，通过配置所述电机控制器模块对应的寄存器，所述电机控制器模块可以接受来自CPU的控制指令直接驱动电机，或也可接受来自运动控制器模块的电机控制信号，转化为电机驱动信号向外输出。


5.如权利要求1所述的一种可编程电机运动控制片上系统，其特征在于，所述中央处理器CPU可对所述运动控制器模块、电机控制器模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大胜，王薇，魏彬，唐艳丽，郑慧娴，何超，
申请(专利权)人：宁波中控微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33