一种支持随动功能的运动控制芯片及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种支持随动功能的运动控制芯片及其控制方法，包括主控模块、运动控制模块和随动信号控制模块。主控模块用于接收上位机或其他主控数据，并对运动控制模块进行数据传输，以及将信号向外部输出，与其他芯片的主控模块进行数据交互，配置芯片初始参数。运动控制模块用于收到主控模块的配置参数和运动指令后执行相应的运动控制，通过外部脉冲端口向外发出脉冲信号。随动信号控制模块用于处理随动信号或将随动信号向外部输出，包括主模式和从模式两种工作模式。本发明专利技术通过芯片与芯片直接联动实现运动控制轴扩展，增加芯片应用的灵活性且扩展无数量限制，主芯片能够通过随动信号实时将从芯片的数据进行更新，联动扩展同步效果更好。同步效果更好。同步效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种支持随动功能的运动控制芯片及其控制方法


[0001]本专利技术涉及工业控制领域和电子信息领域，尤其涉及一种支持随动功能的运动控制芯片及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着工业控制行业自动化程度越来越高，在一些大型汽车组装工厂和食品包装工厂，都会采用机械臂来代替人工来进行简单的组装与包装工作，这些应用场景通常需要很多个机械臂来执行相同的动作，容易出现控制器轴数量不足的问题。
[0003]目前实现信号扩展的方法可分为两种，一种是基于单颗芯片进行轴扩展，另一种是采用多颗芯片联动实现轴扩展。
[0004]基于单颗芯片进行轴扩展的方式，此方式需要改变芯片内部的算法，通过增加运动控制相关的代码来增加单个芯片的轴数量，这种方式会增加算法对IO口的需求，降低了普适性。同时芯片的IO口数量有限，用这种方式实现运动控制扩展存在数量上的限制。
[0005]采用多颗芯片联动实现轴扩展的方式，如MCX314进行运动控制联动扩展，该方法的优点是，相比上述方法此方法运动扩展无数量限制，可扩展多个运动轴。但它同时也存在缺点。由于时钟异步与算法延时的关系，即使配置了同样的参芯片与芯片之间的脉冲频率也很难达到一致。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种支持随动功能的运动控制芯片及其控制方法。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种支持随动功能的运动控制芯片，该运动控制芯片包括主控模块、运动控制模块和随动信号控制模块；所述主控模块用于接收上位机或其他主控下发的数据，并对运动控制模块进行数据传输，以及与其他运动控制芯片的主控模块进行数据交互，配置芯片初始参数；所述运动控制模块用于收到主控模块的配置参数和运动指令后执行相应的运动控制，通过外部脉冲端口向随动信号控制模块和运动控制输出端发出脉冲信号；所述随动信号控制模块用于接收脉冲信号作为随动信号或将随动信号向外部输出，包括主模式和从模式两种工作模式；主模式下，运动控制芯片为主芯片，随动信号控制模块无需接收随动信号，运动控制模块开始执行运动指令时，随动信号控制模块访问运动控制模块的速度周期寄存器，获取当前脉冲信号的周期数据，将数据通过时钟计数的方式，转化为脉冲信号，并作为随动信号向其他运动控制芯片的随动信号控制模块输出；从模式下，运动控制芯片为从芯片，随动信号控制模块既能对外发送随动信号，也能接收随动信号；当随动信号控制模块收到随动信号时，随动信号控制模块将接收的随动信号进行转发传给下一个从芯片再进行同步化处理，通过有效电平计数的方式，对随动信
号进行电平滤波，处理过后基于工作时钟对随动信号的上升沿间隔进行计数，每采集两个随动信号上升沿就能获得一个数据，将此数据乘以芯片工作时钟周期与用户配置的随动信号缩放倍数，得到从芯片插补运动的速度周期，将从芯片插补运动的速度周期更新至从芯片的运动控制模块中，从芯片对外输出脉冲的频率同步于主芯片，实现运动控制的随动效果。
[0008]进一步地，所述运动控制模块，含有数值微分法DDA运动控制算法，实现独立4轴驱动、插补驱动、速度控制和多轴单轴控制。
[0009]进一步地，随动信号控制模块将收到的脉冲信号转换为对应的运动参数，同时根据用户配置将脉冲信号向其他运动控制芯片的随动信号控制模块输出，用于处理随动信号接收与发送。
[0010]进一步地，所述主控模块能够使用具有驱动能力的外部芯片替代，包括CK804、ARM Cortex
‑
M4、麒麟A1。
[0011]进一步地，上位机或其他主控根据用户需求对运动控制芯片进行运动参数配置。
[0012]进一步地，运动控制芯片还包括AHB总线模块，具有多个AHB通信接口，部署在主控模块、运动控制模块和随动信号控制模块中，将各模块的数据进行交互。
[0013]进一步地，运动控制芯片还包括SPI模块，通过SPI模块实现将运动控制芯片的主控模块数据与另一块运动控制芯片的主控模块进行交互。
[0014]进一步地，运动控制芯片还包括UART模块，通过UART模块实现上位机与运动控制芯片的数据交互。
[0015]进一步地，运动控制芯片还包括GPIO控制模块，与随动信号控制模块连接，用户能够自定义输入输出脚，用于将运动控制芯片内部的随动信号输出至芯片外部或者把外部的随动信号引入运动控制芯片。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了一种支持随动功能的运动控制芯片的控制方法，该方法包括以下步骤：（1）用户通过上位机或其他主控与各运动控制芯片的主控模块进行数据交互，根据寄存器表配置各运动控制芯片的初始参数，并对运动控制模块进行数据传输；（2）运动控制芯片的运动控制模块根据用户的配置信息，执行相应的运动控制，通过外部脉冲端口向随动信号控制模块和运动控制输出端发出脉冲信号；随动信号控制模块接收脉冲信号作为随动信号，并判断是开启主模式或者从模式；（3）主芯片在开启运动时，随动信号控制模块访问运动控制模块的速度周期寄存器，获取当前脉冲信号的周期数据，将数据通过时钟计数的方式，转化为脉冲信号，并作为随动信号向从芯片的随动信号控制模块输出；（4）从芯片接收主芯片发送的随动信号，通过有效电平计数的方式，对随动信号进行电平滤波，处理过后基于工作时钟对随动信号的上升沿间隔进行计数，每采集两个随动信号上升沿就能获得一个数据，将此数据乘以芯片工作时钟周期与用户配置的随动信号缩放倍数，得到从芯片插补运动的速度周期；（5）从芯片将从芯片插补运动的速度周期更新至本芯片内的运动控制模块，转换成运动数据，从芯片对外输出脉冲的频率同步于主芯片，达到运动控制的随动效果，同时从芯片将随动信号进行转发，发送给下一个从芯片再进行同步化处理，完成脉冲输出。
[0017]与现有技术相比，本专利技术有如下优点：1. 通过芯片与芯片直接联动实现运动控制扩展，相比于现有方案基于一颗芯片改变算法实现运动控制扩展的方式，极大增加了芯片应用的灵活性且扩展无数量限制，可根据不同的需求实现多种运动控制扩展。
[0018]2. 本专利技术支持主从两种工作模式，主芯片能够通过随动信号实时将从芯片的数据进行更新，相比较采用传统芯片联动扩展方式，本专利技术的联动扩展同步效果更好。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0020]图1为本专利技术的一种支持随动功能的运动控制芯片的结构图。
[0021]图2为本专利技术的一种支持随动功能的运动控制芯片的应用实例。
[0022]图3为随动信号脉冲周期图。
[0023]图4为本专利技术一种支持随动功能的运动控制芯片的控制方法流程图。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术具体实施方式作进一步详细说明。
[0025]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持随动功能的运动控制芯片，其特征在于，该运动控制芯片包括主控模块、运动控制模块和随动信号控制模块；所述主控模块用于接收上位机或其他主控下发的数据，并对运动控制模块进行数据传输，以及与其他运动控制芯片的主控模块进行数据交互，配置芯片初始参数；所述运动控制模块用于收到主控模块的配置参数和运动指令后执行相应的运动控制，通过外部脉冲端口向随动信号控制模块和运动控制输出端发出脉冲信号；所述随动信号控制模块用于接收脉冲信号作为随动信号或将随动信号向外部输出，包括主模式和从模式两种工作模式；主模式下，运动控制芯片为主芯片，随动信号控制模块无需接收随动信号，运动控制模块开始执行运动指令时，随动信号控制模块访问运动控制模块的速度周期寄存器，获取当前脉冲信号的周期数据，将数据通过时钟计数的方式，转化为脉冲信号，并作为随动信号向其他运动控制芯片的随动信号控制模块输出；从模式下，运动控制芯片为从芯片，随动信号控制模块既能对外发送随动信号，也能接收随动信号；当随动信号控制模块收到随动信号时，随动信号控制模块将接收的随动信号进行转发传给下一个从芯片再进行同步化处理，通过有效电平计数的方式，对随动信号进行电平滤波，处理过后基于工作时钟对随动信号的上升沿间隔进行计数，每采集两个随动信号上升沿就能获得一个数据，将此数据乘以芯片工作时钟周期与用户配置的随动信号缩放倍数，得到从芯片插补运动的速度周期，将从芯片插补运动的速度周期更新至从芯片的运动控制模块中，从芯片对外输出脉冲的频率同步于主芯片，实现运动控制的随动效果。2.根据权利要求1所述的一种支持随动功能的运动控制芯片，其特征在于，所述运动控制模块，含有数值微分法DDA运动控制算法，实现独立4轴驱动、插补驱动、速度控制和多轴单轴控制。3.根据权利要求1所述的一种支持随动功能的运动控制芯片，其特征在于，随动信号控制模块将收到的脉冲信号转换为对应的运动参数，同时根据用户配置将脉冲信号向其他运动控制芯片的随动信号控制模块输出，用于处理随动信号接收与发送。4.根据权利要求1所述的一种支持随动功能的运动控制芯片，其特征在于，所述主控模块能够使用具有驱动能力的外部芯片替代，包括CK804、ARM Cortex
‑
M4、麒麟A1。5.根据权利要求1所述的一种支持随动功能的运动控制芯片，其特征在于，上位机或其他主控根据用户需求对运动控制芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏彬，严腾，何超，王海南，陈灵峰，张少强，
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：