专利名称：一种运动控制器固件架构设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动化和先进制造领域，具体涉及一种运动控制器固件架构设计。
背景技术：
运动控制器是数控机床、机器人等一类机电一体化设备中常用的核心运动控制部件。目前运动控制器已从单片机或微处理器作为核心的运动控制器和专用芯片作为核心处理器的运动控制器，发展到基于PC总线、现场总线和工业以太网等的以DSP和FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器。运动控制器固件架构也发展到了具有互操作性、可移植性、 可缩放性和可互换性的开放式体系架构。国内外，已有多种商品化的开放式运动控制器，如美国的PMAC运动控制器，国内固高公司系列控制器。但是，目前这些控制器的固件架构结构复杂，固件与硬件联系紧密，互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性等都较差，而且用户很难根据实际运动控制器功能的需求对固件架构进行功能模块的增加、裁剪和修改，实现固件架构的重构，这限制了运动控制器的应用。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种运动控制器固件架构设计，以解决目前运动控制器固件架构互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性等都较差的问题。该运动控制器固件架构设计，包括管理框架1、多个功能模块框架2、管理框架硬件接口驱动3、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5 ；该架构设计可以根据运动控制器控制功能的需求对多个功能模块框架2、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5中的多个子功能模块增加、 裁剪和修改，实现运动控制器固件架构的重构。为实现上述目标，本发明所采用的技术方案如下所述运动控制器固件架构设计，至少包括管理框架1、多个功能模块框架2、管理框架硬件接口驱动3、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5 ；所述的管理框架1，用于对各功能模块框架2和管理框架硬件接口驱动3调用与数据信息管理，以及完成各功能模块框架2之间的数据信息交互；所述的多个功能模块框架2，每个功能模块框架2用于对功能模块硬件接口驱动4 和功能模块5中的多个子功能模块调用和数据信息管理，完成功能模块5中的多个子功能模块之间的数据信息交互，以及完成功能模块5中的多个子功能模块与功能模块硬件接口驱动4之间的数据信息交互；所述的管理框架硬件接口驱动3，用于获取和处理管理框架硬件接口信息，将处理结果送入管理框架1 ；所述的管理框架硬件接口驱动3还用于接收和处理管理框架1传送的数据信息，将处理结果送入管理框架硬件接口 ；所述的多个功能模块硬件接口驱动4，每个功能模块硬件接口驱动4用于获取和处理功能模块硬件接口信息，将处理结果通过功能模块框架2送入功能模块5中需要获取功能模块硬件接口信息的子功能模块；所述的多个功能模块硬件接口驱动4，每个功能模块硬件接口驱动4还用于接收和处理功能模块框架2对功能模块5中子功能模块的管理的数据信息，将处理结果送入功能模块硬件接口 ；所述的多个功能模块5，每个功能模块5由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一的子功能，子功能模块之间相互独立，非直接耦合，且不能直接与功能模块硬件接口驱动4进行数据信息交互。所述的多个功能模块框架2、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5中的多个子功能模块，都可以根据运动控制器控制功能的需求进行增力卩、裁剪和修改；通过管理框架1对多个功能模块框架2进行调用，以及每个功能模块框架2对功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中的子功能模块进行调用，实现运动控制器固件架构的重构。所述的管理框架1不能直接调用每个功能模块5中的子功能模块，需要通过功能模块框架2完成对功能模块5中子功能模块的调用。本发明的特点和有益效果在于(1)采用管理框架对多个功能模块框架和管理框架硬件接口驱动进行调用与数据信息管理，以及功能模块框架对功能模块硬件接口驱动和功能模块中多个子功能模块进行调用与数据信息管理，提高了运动控制器固件架构的互操作性。(2)功能模块框架、功能模块硬件接口驱动和功能模块中子功能模块，可根据运动控制器控制功能需求进行自由增加、裁剪和修改，提高了运动控制器固件架构的可缩放性。(3)所述运动控制器固件架构设计，固件与硬件分开，功能模块中子功能模块彼此独立且不直接与功能模块硬件接口驱动进行数据信息交互，因此通过更改功能模块硬件接口驱动和对功能模块中子功能模块进行最小修改，就可将运动控制器固件架构移植于数控系统和机器人系统，提高了运动控制器固件架构的可移植性和可互换性。
图1为本发明的运动控制器固件架构设计框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明如图1所示，本发明的一种运动控制器固件架构设计至少包括管理框架1、多个功能模块框架2、管理框架硬件接口驱动3、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5 ； 所述的管理框架1，用于对各功能模块框架2和管理框架硬件接口驱动3调用与数据信息管理，以及完成各功能模块框架2之间的数据信息交互；所述的多个功能模块框架2，每个功能模块框架2用于对功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中的多个子功能模块调用和数据信息管理，完成功能模块5中的多个子功能模块之间的数据信息交互，以及完成功能模块5中的多个子功能模块与功能模块硬件接口驱动4之间的数据信息交互；所述的管理框架硬件接口驱动3，用于获取和处理管理框架硬件接口信息，将处理结果送入管理框架 1 ；所述的管理框架硬件接口驱动3还用于接收和处理管理框架1传送的数据信息，将处理结果送入管理框架硬件接口 ；所述的多个功能模块硬件接口驱动4，每个功能模块硬件接口驱动4用于获取和处理功能模块硬件接口信息，将处理结果通过功能模块框架2送入功能模块5中需要获取功能模块硬件接口信息的子功能模块；所述的多个功能模块硬件接口驱动4，每个功能模块硬件接口驱动4还用于接收和处理功能模块框架2对功能模块5中子功能模块的管理的数据信息，将处理结果送入功能模块硬件接口 ；所述的多个功能模块5， 每个功能模块5由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一的子功能，子功能模块之间相互独立，非直接耦合，且不能直接与功能模块硬件接口驱动4进行数据信息交互。所述的多个功能模块框架2、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5中的多个子功能模块，都可以根据运动控制器控制功能的需求进行增力卩、裁剪和修改；通过管理框架1对多个功能模块框架2进行调用，以及每个功能模块框架2对功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中的子功能模块进行调用，实现运动控制器固件架构的重构。所述的管理框架1需要定义功能模块框架2与管理框架硬件接口驱动3的数据信息接口，并开辟一个存储区，用于对功能模块框架2和管理框架硬件接口驱动3的数据信息进行存储，以及在管理框架1中完成功能模块框架2与管理框架硬件接口驱动3执行顺序的规划。所述的管理框架1不能直接调用每个功能模块5中的子功能模块，需要通过功能模块框架2完成对功能模块5中子功能模块的调用。所述的功能模块框架2需要定义功能模块框架2与功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中的每个子功能模块的数据信息接口，并开辟一个存储区对功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中的每个子功能模块的数据信息进行存储，以及在功能模块框架2中完成功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中每个子功能模块执行顺序的规划。所述的管理框架硬件接口驱动3和功能模块硬件接口驱动4完成对运动控制器硬件接口的驱动，并实现运动控制器的固件与硬件的分离。通过更改管理框架硬件接口驱动 3和功能模块硬件接口驱动4的驱动程序，就可以将整个运动控制器移植于数控机床、机器人等一类机电一体化设备中。所述的功能模块5主要完成运动控制器的轨迹预处理、加减速控制、插补、位置控
制或状态监控等单一功能。每个功能模块5包含N个子功能模块(N = 0，1，2......，当N
=0表示无子功能模块)，每个子功能模块实现单一的子功能，并需要定义每个子功能模块与功能模块框架2的数据信息接口 ；功能模块5中每个子功能模块可以独立完成功能模块 5的功能，也可以几个子模块通过功能模块框架2的调度，协同完成功能模块5的功能。用户可以在不改变子功能模块与功能模块框架2的数据信息接口的情况下，重新设计或修改子功能模块。本发明的一种运动控制器固件架构设计采用模块化设计，具有很好的互操作性、 可移植性、可缩放性和可互换性，是一个开放式的运动控制器固件架构设计，具有广泛的应用领域。通过本发明用户可以根据需要，简便、快速、可靠地重构运动控制器固件架构，减少开发、维护、升级成本和时间。最后说明的是本发明的一种运动控制器固件架构设计不局限于上述实施例，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。凡是依据本发明的技术方案进行修改、修饰或等同变化，而不脱离本发明技术方案的思想和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种运动控制器固件架构设计，其特征在于，至少包括管理框架(1)、多个功能模块框架O)、管理框架硬件接口驱动(3)、多个功能模块硬件接口驱动(4)和多个功能模块 (5)；所述的管理框架(1)，用于对各功能模块框架( 和管理框架硬件接口驱动C3)调用与数据信息管理，以及完成各功能模块框架(2)之间的数据信息交互；所述的多个功能模块框架O)，每个功能模块框架(2)用于对功能模块硬件接口驱动 (4)和功能模块(5)中的多个子功能模块调用和数据信息管理，完成功能模块(5)中的多个子功能模块之间的数据信息交互，以及完成功能模块(5)中的多个子功能模块与功能模块硬件接口驱动(4)之间的数据信息交互；所述的管理框架硬件接口驱动(3)，用于获取和处理管理框架硬件接口信息，将处理结果送入管理框架(1)；所述的管理框架硬件接口驱动C3)还用于接收和处理管理框架(1) 传送的数据信息，将处理结果送入管理框架硬件接口 ；所述的多个功能模块硬件接口驱动G)，每个功能模块硬件接口驱动(4)用于获取和处理功能模块硬件接口信息，将处理结果通过功能模块框架(2)送入功能模块(5)中需要获取功能模块硬件接口信息的子功能模块；所述的多个功能模块硬件接口驱动，每个功能模块硬件接口驱动(4)还用于接收和处理功能模块框架(2)对功能模块(5)中子功能模块管理的数据信息，将处理结果送入功能模块硬件接口 ；所述的多个功能模块(5)，每个功能模块(5)由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一的子功能，子功能模块之间相互独立，非直接耦合，且不能直接与功能模块硬件接口驱动(4)进行数据信息交互。
2.根据权利1所述的一种运动控制器固件架构设计，其特征在于，所述的多个功能模块框架O)、多个功能模块硬件接口驱动(4)和多个功能模块(5)中的多个子功能模块，都可以根据运动控制器控制功能的需求进行增加、裁剪和修改；通过管理框架(1)对多个功能模块框架( 进行调用，以及每个功能模块框架( 对功能模块硬件接口驱动(4)和功能模块(5)中的子功能模块进行调用，实现运动控制器固件架构的重构。
3.根据权利1所述的一种运动控制器固件架构设计，其特征在于，所述的管理框架(1) 不能直接调用每个功能模块(5)中的子功能模块，需要通过功能模块框架(2)完成对功能模块(5)中子功能模块的调用。
全文摘要
本发明涉及一种运动控制器固件架构设计，至少包括管理框架1、多个功能模块框架2、管理框架硬件接口驱动3、多个功能模块硬件接口驱动4和多个功能模块5。功能模块5由多个子功能模块组成，每个子功能模块完成单一的子功能，子功能模块之间相互独立，非直接耦合，且不能直接与功能模块硬件接口驱动4进行数据信息交互；管理框架1需要通过功能模块框架2完成对功能模块5中子功能模块的调用；功能模块框架2、功能模块硬件接口驱动4和功能模块5中子功能模块都可根据运动控制器控制功能的需求进行增加、裁剪和修改，实现运动控制器固件架构的重构。本发明提供的一种运动控制器固件架构设计具有很好的互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性。
文档编号G05B19/18GK102183917SQ20111003563
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月10日 优先权日2011年2月10日
发明者孙红涛, 李俚, 潘海鸿, 蒋敬杰, 谭华卿, 陈琳 申请人:广西大学