专利名称：组合式机电一体化运动控制器实验系统的制作方法
技术领域：
组合式机电一体化运动控制器实验系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种运动控制器，具体是一种组合式机电一体化运动控制器实 验系统，供国内高等院校以及高职高专学生进行机电一体化运动控制器的综合教学实 验。
背景技术：
[0002]运动控制器广泛应用于数控机床、机器人、工厂自动化等工业控制领域。随着 工业的发展，工业控制对运动控制器的要求越来越高，为了满足新一代运动控制系统的 各项性能要求，采用嵌入式运动控制器结构，通过对伺服电机、步进电机的运动控制， 实现对机械运动部件的位置、速度的实时控制管理。目前普遍采用工业控制PC+DSP结 构，ARM+DSP结构的嵌入式运动控制器等。这些产品对于学校用于教学实验来说一 方面其价格贵，另一方面对教师和学生的知识与技术水平要求高。这些产品通常集成度 高，复杂性高，硬件结构固定不易扩展，不适于国内高等院校以及高职高专学生的对运 动控制器的学习和操作。发明内容[0003]本实用新型的提出，目的是为高等院校以及高职高专学生提供一种组合式机电 一体化运动控制器实验系统；通过对不同实验箱的组合，可方便、灵活地构成所需的高 性能嵌入式运动控制器实验系统。本实用新型可提高学校设备的重复利用率，降低设备 成本；原教学实验箱仍保持原有教学实验项目，通过各个实验箱的扩展接口组合构成不 同结构的嵌入式运动控制器实验系统，完成多个综合性或创新性教学实验。[0004]本实用新型提供的技术方案概述如下[0005]一种组合式机电一体化运动控制器实验系统，其特征在于它包括ARM嵌入式 教学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱；所述ARM嵌入式教学实验箱、 DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱都包含总线扩展接口，通过总线扩展接口 ARM嵌 入式教学实验箱和DSP教学实验箱与EDA综合教学实验箱连接。[0006]所述EDA综合教学实验箱至少包括FPGA模块、DAC模块、DI/DO模块、 Ricoder模块、DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口、下载接口、电源接口；所述 FPGA模块包括第一 FPGA和第二 FPGA，它们之间通过信号线连接；所述DAC模块包 括2个各2路Wbit高速数模转换及其接口 ；所述DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接 口与EDA综合教学实验箱中第一 FPGA连接；所述DAC模块、DI/DO模块、Encoder模 块与EDA综合教学实验箱中第二 FPGA连接；所述DAC模块、DI/D0模块、Encoder模 块经总线接口与外设连接。[0007]所述DSP教学实验箱的总线扩展接口与EDA综合教学实验箱中DSP总线扩展接 口连接，DSP作为中央处理模块；所述EDA综合教学实验箱中的DAC模块、DI/D0模 块、Encoder模块经总线接口与外设连接；DSP教学实验箱和EDA综合教学实验箱连接构成DSP+FPGA结构的具有位置闭环或半闭环的高速高精度运动控制器实验系统。[0008]所述ARM嵌入式教学实验箱经ARM总线扩展接口与EDA综合教学实验箱连 接；所述DSP教学实验箱经DSP总线扩展接口与EDA综合教学实验箱连接；ARM嵌入 式教学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱连接构成ARM+DSP+FPGA结构 的具有多处理器的高性能运动控制器实验系统。[0009]本实用新型的特点[0010]1、为高等院校以及高职高专学生提供了一种组合式机电一体化运动控制器实验 系统，用于对步进，伺服电机的运动控制，实现对机械运动部件的位置、速度的实时控 制；[0011]2、ARM嵌入式教学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱经总线扩 展接口组合构成不同结构的嵌入式运动控制器实验系统，完成多个综合性或创新性教学 实验；而且这些实验箱仍保持原有教学实验项目；[0012]3、提高学校设备的重复利用率，降低设备成本。
[0013]图1为组合式机电一体化运动控制器实验系统示意图。
具体实施方式
[0014]
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。[0015]本实用新型一种组合式机电一体化运动控制器实验系统，它包括ARM嵌入式教 学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱；所述ARM嵌入式教学实验箱、DSP 教学实验箱、EDA综合教学实验箱都包含总线扩展接口，通过总线扩展接口 ARM嵌入式 教学实验箱和DSP教学实验箱与EDA综合教学实验箱连接。[0016]EDA综合教学实验箱至少包括FPGA模块、DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块、DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口、下载接口、电源接口； FPGA模块包括 第一 FPGA和第二 FPGA，它们之间通过信号线连接；DAC模块包括2个各2路16bit高 速数模转换及其接口； DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口与EDA综合教学实验箱 中第一 FPGA连接；DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块与EDA综合教学实验箱中第 二 FPGA连接；DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块经总线接口与外设连接。EDA综 合教学实验箱中的电源接口与外部电源连接，给实验箱供电；FPGA模块与下载接口连 接，用硬件描述语言编写的程序并下载到FPGA模块。如第一 FPGA实现双端口 RAM 功能，第二 FPGA实现对外设的运动位置、速度信号采集、处理和控制功能。[0017]DSP教学实验箱的组成、功能和能够进行的教学实验项目由所购买产品决定， 如ICETEK-F2812或F28335教学实验箱。ARM嵌入式教学实验箱中的组成、功能和能 够进行的教学实验项目由所购买产品决定，如MagicARMMlO教学实验箱。[0018]ARM嵌入式教学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱通过组合主要 构成以下嵌入式运动控制器实验系统[0019]1、DSP教学实验箱的总线扩展接口与EDA综合教学实验箱中DSP总线扩展接 口连接，DSP作为中央处理模块；EDA综合教学实验箱中的DAC模块、DI/DO模块、Ricoder模块经总线接口与外设，如机械平台、机械手等，连接；DSP教学实验箱和EDA 综合教学实验箱连接构成DSP+FPGA结构的具有位置闭环或半闭环的高速高精度运动控 制器实验系统。[0020]2、ARM嵌入式教学实验箱经ARM总线扩展接口与EDA综合教学实验箱连接； DSP教学实验箱经DSP总线扩展接口与EDA综合教学实验箱连接；即ARM嵌入式教学 实验箱和DSP教学实验箱都与EDA综合教学实验箱中的第一 FPGA连接，第一 FPGA主 要起到双端口 RAM功能，实现ARM与DSP之间的信息交互；ARM嵌入式教学实验箱作 为主控制器，DSP作为插补控制器，实现插补算法，经第二 FPGA输出信号控制外设。 EDA综合教学实验箱与外设，如机械平台、机械手等连接，利用第二 FPGA实现对机械 平台、机械手的运动位置、速度信号采集、处理和控制功能。ARM嵌入式教学实验箱、 DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱连接构成ARM+DSP+FPGA结构的具有多处理器 的高性能运动控制器实验系统，实现对机械平台的运动控制。[0021]在此说明书中，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显 然，本实用新型不局限于上述具体实施例，还可以做出各种修改、变换和变形。因此， 说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本实用新型的技术实质对 以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种组合式机电一体化运动控制器实验系统，其特征在于它包括ARM嵌入式教 学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱；所述ARM嵌入式教学实验箱、DSP 教学实验箱、EDA综合教学实验箱都包含总线扩展接口，通过总线扩展接口 ARM嵌入式 教学实验箱和DSP教学实验箱与EDA综合教学实验箱连接。
2.根据权利要求1所述的组合式机电一体化运动控制器实验系统，其特征在于所 述EDA综合教学实验箱至少包括FPGA模块、DAC模块、DI/DO模块、^coder模块、 DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口、下载接口、电源接口；所述FPGA模块包括第 一 FPGA和第二 FPGA，它们之间通过信号线连接；所述DAC模块包括2个各2路16bit 高速数模转换及其接口；所述DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口与EDA综合教学 实验箱中第一 FPGA连接；所述DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块与EDA综合教 学实验箱中第二 FPGA连接；所述DAC模块、DI/D0模块、Encoder模块经总线接口与 外设连接。
3.根据权利要求1所述的组合式机电一体化运动控制器实验系统，其特征在于所 述DSP教学实验箱的总线扩展接口与EDA综合教学实验箱中DSP总线扩展接口连接， DSP作为中央处理模块；所述EDA综合教学实验箱中的DAC模块、DI/DO模块、 Encoder模块经总线接口与外设连接；DSP教学实验箱和EDA综合教学实验箱连接构成 DSP+FPGA结构的具有位置闭环或半闭环的高速高精度运动控制器实验系统。
4.根据权利要求1所述的组合式机电一体化运动控制器实验系统，其特征在于所 述ARM嵌入式教学实验箱经ARM总线扩展接口与EDA综合教学实验箱连接；所述DSP 教学实验箱经DSP总线扩展接口与EDA综合教学实验箱连接；ARM嵌入式教学实验 箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱连接构成ARM+DSP+FPGA结构的具有多处 理器的高性能运动控制器实验系统。
专利摘要本实用新型公开了一种组合式机电一体化运动控制器实验系统，其特征在于它包括ARM嵌入式教学实验箱、DSP教学实验箱、EDA综合教学实验箱，所述教学实验箱都包含总线扩展接口。通过总线扩展接口实现对不同教学实验箱进行组合，可方便、灵活地构成所需的高性能嵌入式运动控制器实验系统DSP+FPGA结构的具有位置闭环或半闭环的高速高精度运动控制器、ARM+DSP+FPGA结构的具有多处理器的高性能运动控制器实验系统，供学生完成多个综合性或创新性教学实验。本实用新型可提高学校设备的重复利用率，降低设备成本，供国内高等院校以及高职高专学生进行机电一体化运动控制器的综合教学实验。
文档编号G09B25/02GK201812433SQ20102029829
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者孙红涛, 廖小平, 潘海鸿, 蒋敬杰, 谭华卿, 陈琳 申请人:广西大学