一种自动控制芯片及系统技术方案

本申请实施例提供一种自动控制芯片及系统，该自动控制芯片包括ARM控制模块、运动执行模块和几个高速网络通讯接口模块。自动控制系统包括自动控制芯片与电子终端、电机和传感器等外部设备。运动执行模块可直接运行ARM控制模块内部移植的控制指令控制电机完成指令操作，也可读取传感器输入数据，经ARM控制模块运算处理后，实时调整电机的运动状态。该自动控制芯片可以实现与计算机相连进行控制，也可以脱机运行实现自动控制。ARM控制模块通过高速网络通讯接口模块与运动执行模块完成数据的交互通讯，降低了时延，提高了系统控制的实时性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种自动控制芯片及系统


[0001]本申请涉及工业自动化电子控制
，具体而言，涉及一种自动控制芯片及系统。

技术介绍

[0002]工业自动化控制过程中，作为核心技术的运动控制系统发挥了越来越重要的作用。运动控制卡是一种基于工控机总线的高性能步进/伺服电机运动控制系统，其根据编写的控制算法规划运动轨迹，通过输出不同频率的脉冲控制电机转速、位移和方向，从而实现控制多个步进/伺服电机的多轴协调运行功能。
[0003]目前，运动控制卡一般通常采用专用运动控制芯片或DSP(DigitalSignal Processing)高性能微处理器作为运动控制核心，控制步进/伺服电机。运动控制卡配有开放的函数库供用户在DOS(Disk Operating System)或 Windows操作系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。然而，现有控制系统采用PCI(Peripheral Component Interconnect)接口或网线接口与计算机相连，需要与计算机相连才能实现控制，通讯速度慢，不能满足用户高实时性要求。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种自动控制芯片及系统，解决控制系统不能脱机运行、实时性差的问题。
[0005]本申请实施例提供了一种自动控制芯片，包括：ARM控制模块和运动执行模块；与所述ARM控制模块电性连接的第一高速网络通讯接口模块，用于接收控制指令；与所述ARM控制模块电性连接的第二高速网络通讯接口模块，所述ARM控制模块通过所述第二高速网络通讯接口模块传输所述控制指令；与所述运动执行模块电性连接的第三高速网络通讯接口模块，所述第三高速网络通讯接口模块与所述第二高速网络通讯接口模块电性连接，所述运动执行模块通过所述第三高速网络通讯接口模块接收传输的所述控制指令。
[0006]在上述实现过程中，该自动控制芯片包括ARM控制模块、运动执行模块和几个高速网络通讯接口模块。运动执行模块接收ARM控制模块下发的控制指令，完成相应指令操作。自动控制芯片内包含ARM控制模块，一方面可进行嵌入式二次开发，另一方面可将实现业务功能的程序代码移植至该模块，既可以实现与计算机相连进行控制，也可以脱机运行实现自动控制。ARM控制模块通过高速网络通讯接口模块与运动执行模块完成数据指令的相互通讯，降低了时延，提高了系统控制的实时性，实现了高精度、高速度、高可靠的运动控制要求。高速网络通讯接口模块直接在自动控制芯片上与控制模块通讯，增强了交互性，减少了连接故障。
[0007]在一可选的实施方式中，该自动控制芯片包括：与所述ARM控制模块电性连接的存储模块，用于存储所述控制指令。
[0008]在上述实现过程中，ARM控制模块外围设置有存储模块，存储模块能够存储ARM控
制模块接收的外部数据指令，也能够存储运动执行模块返回的数据指令，ARM控制模块根据存储模块存储的数据，进行相应数据指令的读写操作，实现了对整个运动控制过程的实时监控与处理。
[0009]在一可选的实施方式中，该自动控制芯片包括：所述存储模块包括：第一临时存储模块和长期存储模块。
[0010]在上述实现过程中，ARM控制模块连接的存储模块具有长期存储和临时存储的功能。临时存储模块用于缓存临时变量等数据指令，如果掉电，临时存储的临时变量等数据指令就会消失；长期存储模块可以长期保存运动控制过程中的所用到的参数、变量、程序等数据指令；参数需要长期存储，能够加快调用速度，运动控制过程中会把参数调用到临时存储，从而提高执行效率。
[0011]在一可选的实施方式中，该自动控制芯片包括：所述第一临时存储模块包括：静态随机存储器、动态随机存储器、同步动态存储器、双倍速率同步动态存储器中的任意一种随机存储器；所述长期存储模块包括：NORFlash存储器、NAND Flash存储器、eMMC中的一种或多种闪存存储器。
[0012]在上述实现过程中，临时存储模块为随机存储器，长期存储模块为闪存存储器。随机存储器可存储ARM控制模块运行的控制程序和预设的信息参数，还可以存储运动执行模块采集的现场数据，用于存储、处理数据以及实现上电后的嵌入式应用程序加载。闪存存储器长期存储自动控制过程中所必须用到的嵌入式应用程序、TCP/IP网络协议以及高速网络通讯接口模块的接口通讯协议。长期存储可以实现脱机运行的效果，临时存储可以实现实时处理的效果。
[0013]在一可选的实施方式中，该自动控制芯片还包括：与所述ARM控制模块和所述运动执行模块电性连接的电源模块，用于提供所需电源。
[0014]在上述实现过程中，电源模块通过将系统输入总电压转换为ARM控制模块所需的工作电压以及运动执行模块所需的工作电压，实现了系统输入电压输出到ARM控制系统电源，用于智能判断、数据处理及驱动控制，以及运动执行系统电源，用于执行ARM控制指令。电源模块独立提供工作电压给运动控制芯片，不需计算机等外部设备提供电源，实现脱机运行。
[0015]在一可选的实施方式中，该自动控制芯片包括：与所述运动执行模块电性连接的第二临时存储模块，用于缓存所述控制指令。
[0016]在上述实现过程中，运动执行模块外接临时存储模块，可以暂时存储ARM控制模块通过高速网络通讯模块传输的数据指令。ARM控制模块将批量运行指令直接下发至运动执行模块，运动执行模块通过外接的临时存储模块缓存起来，逐条顺序执行，前一指令执行完，无需等待外部计算机或ARM控制模块发送新指令，直接执行后一指令，提高了自动控制的实时性。
[0017]在一可选的实施方式中，该自动控制芯片包括：所述第二临时存储模块包括：静态随机存储器、动态随机存储器、同步动态存储器、双倍速率同步动态存储器中的任意一种随机存储器。
[0018]在上述实现过程中，运动执行模块外接的临时存储模块为随机存储器。随机存储器可存储运行的控制数据指令，也可暂时存储运动执行模块采集的现场数据，用于缓存运
动执行数据指令以及外部多个传感器输入输出量。运动执行模块根据随机存储器暂存的数据，进行相应数据指令的读写操作或者将采集的现场数据通过高速网络通讯接口模块转发给ARM控制模块。通过建立指令缓存机制，所有运动指令都能缓存，包括I/O指令，提高了运动执行模块响应用户指令进行运动控制的及时性，体现了自动控制芯片智能控制的高效性。
[0019]在一可选的实施方式中，该自动控制系统包括：自动控制芯片；与所述自动控制芯片的所述第一高速网络通讯接口模块电性连接的电子终端。
[0020]在上述实现过程中，该自动控制系统包括芯片与电子终端等外部设备，电子终端通过高速网络通讯接口模块实现上位机至下位机的通讯，自动控制芯片接收电子终端逐条或批量下发的数据指令，速度快，执行周期短。
[0021]在一可选的实施方式中，该自动控制系统还包括：电机；所述自动控制芯片还包括伺服驱动接口，所述电机与所述伺服驱动接口连接。
[0022]在上述实现过程中，该自动控制系统包括芯片与电机等外部设备，芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动控制芯片，其特征在于，包括：ARM控制模块；与所述ARM控制模块电性连接的第一高速网络通讯接口模块，用于接收控制指令；与所述ARM控制模块电性连接的第二高速网络通讯接口模块，所述ARM控制模块通过所述第二高速网络通讯接口模块传输所述控制指令；运动执行模块；与所述运动执行模块电性连接的第三高速网络通讯接口模块，所述第三高速网络通讯接口模块与所述第二高速网络通讯接口模块电性连接，所述运动执行模块通过所述第三高速网络通讯接口模块接收传输的所述控制指令。2.根据权利要求1所述的自动控制芯片，其特征在于，包括：与所述ARM控制模块电性连接的存储模块，用于存储所述控制指令。3.根据权利要求2所述的自动控制芯片，其特征在于，所述存储模块包括：第一临时存储模块和长期存储模块。4.根据权利要求3所述的自动控制芯片，其特征在于，所述第一临时存储模块包括：静态随机存储器、动态随机存储器、同步动态存储器、双倍速率同步动态存储器中的任意一种随机存储器；所述长期存储模块包括：NOR Flash存储器、NAND Flash存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：林裕锋，王森，黄晓伟，祝星辉，汪云鹏，刘杰，
申请(专利权)人：广州威拓电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：