一种基于STM32和CPLD的AGV控制系统的制作方法

本发明属于机器人控制领域，具体是一种基于stm32和cpld的agv控制系统。

背景技术：

随着计算机、传感器、控制工程、人工智能等技术理论的不断发展成熟，agv的应用范围迅速扩大，遍及工业、国防、医疗教育、宇宙探测等各个领域，目前国内的各种agv控制器，虽然种类繁多，却有着共同的特性：1、agv系统控制器大多采用可编程序控制器（plc）或mcs-51单片机；2、以串行处理或轮询方式执行agv的系统管理和运动控制任务；以上所述的agv控制器都有共同的不足：1、其体积较大，影响agv的总体布局；2、成本较高，系统软硬件资源受限，不便于功能扩展和系统更新；3、串行处理方式，降低了agv的动态响应性能。

技术实现要素：

本发明为解决上述的不足，提供了一种以stm32为核心的agv控制系统，一种基于stm32和cpld的agv控制系统具有体积小、成本低、处理速度快、运行稳定的特点。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。

一种基于stm32和cpld的agv控制系统，其特征在于所述控制器包括stm32微控制器、cpld协处理器模块、电源管理模块、时钟模块、jtag1下载模块、jtag2下载模块、实时时钟模块、通信接口模块、传感器接口模块、ad采样模块、运动控制模块、继电保护模块。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统包括rs232串口，实现与人机界面通讯。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统包括can总线接口和rfid接口。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统电源管理模块分别与其他模块连接，提供12v，5v，3.3v的直流电源，为各个模块供电。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统复位模块与stm32连接，通过复位按钮并联电阻电容接地，实现系统低电平复位。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统时钟模块分别与stm32微控制器和cpld协处理器连接。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统实时时钟模块与stm32微控制器连接，为控制器提供实时时钟，并产生脉冲，提供系统外部中断源。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统传感器接口模块与cpld协处理器模块连接，将采集的外围传感器信号给cpld协处理器预处理。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统ad采样模块与stm32微控制器连接，将采集的模拟信号装换为数字信号给stm32微控制器进行计算处理。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统运动控制模块与stm32微控制器连接，stm32微控制器分析处理的指令经过运动控制模块da转换器转换为模拟驱动信号。

特别的，所述的一种基于stm32和cpld的agv控制系统的stm32根据外围传感器信号生成电机正转/反转指令、电机启停指令、电机制动指令、故障信号指令给电机驱动。

特别的，所述一种基于stm32和cpld的agv控制系统继电保护模块与电源管理模块连接，为整个系统电路提供保护。

本发明所述的一种基于stm32和cpld的agv控制系统具有的优点和有益效果。

1、本发明是一种高速、实时、多任务、自适应、集散控制型运动控制器，使用本发明的agv控制器系统，能够使agv机器人的获得较高的动态响应特性和控制性能，同时提高了系统的接口资源、自适应性能和扩展性能，降低了成本。

2、本发明具有完善的保护功能，具有较高的可靠性、安全性。

3、本发明适用于自动引导车辆、自主导航机器人、柔性输送系统及轮式搬运机器人等。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明一种基于stm32和cpld的agv控制系统原理框图。

图2是本发明一种基于stm32和cpld的agv控制系统功能模块示意图。

图3是本发明一种基于stm32和cpld的agv控制系统软件体系结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施实例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，一种基于stm32和cpld的agv控制系统以stm32为核心处理器的最小系统，以cpld为协处理器的最小系统，其中所述的agv控制器还包括电源管理模块、时钟模块、jtag1下载模块、jtag2下载模块、实时时钟模块、通信接口模块、传感器接口模块、ad采样模块、运动控制模块、继电保护模块。

所述的stm32核心处理器为st公司的stm32f103zet6芯片，该处理器基于armcortex-m3内核，最高工作频率达到72mhz，512k闪存程序存储器，64k静态随机存储器，2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个dma控制器（共12个通道）等丰富的片内控制寄存器和io资源。

所述的cpld协处理器为altera公司的maxii系列epm1270t144c5n芯片，该芯片是一款低成本、低功耗，有1270个逻辑单元、8kb的非易失性存储单元、丰富的i/o资源、配置灵活的可偏程逻辑器件，通过硬件编程语言来描述硬件电路，大大提升了硬件电路的更新扩展性能。

所述的电源管理模块为采用ti公司的tps5450芯片，该芯片具有低阻抗、输出电流大，输出电压稳定的特点，外部蓄电池输入24v电压，经tps5450产生12v，5v，3.3v的电压供给控制器的各个模块。

所述的时钟模块分别采用8mhz和50mhz的有源晶振，其中8mhz的晶振接stm32微控制器，通过stm32内部pll寄存器倍频达到72mhz，50mhz的晶振连接cpld协处理器。

所述的实时时钟模块采用nxp公司的pcf8563芯片，pcf8563芯片具有实时时钟日历功能、同时具有可偏差输出时钟和中断源输出功能，能通过i²c总线进行数据传输。在控制器断电的情况下，可外接1f的超级电容作为pcf8563芯片的备用电源，同时将stm32的复用功能端口pb6、pb7通过连接pcf8563的scl、sda引脚。

所述的通信接口模块分别采用ti公司的sn65hvd230can总线收发器芯片和maxsim公司的max323rs232串口电平转换芯片。

所述的传感器接口模块采用nec公司的ps2805系列光耦芯片，传感器信号经ps2805芯片隔离，同时进行逻辑电平转换，输入给处理器进行分析处理。

所述的ad采样模块采用vishay公司的bav99限幅器和ad公司的ad826运算放大器，将采集的电量信息转换成3.3v的模拟信号，然后输入到stm32的adc复用功能端口pc0，通过stm32内部的adc寄存器进行ad转换。

所述的运动控制模块采用ad公司的ad7225芯片，将stm32输出的电机驱动控制信号dac_d0~dac_d7、读写片选信号dac_wrn,数据锁存信号dac_ldacn,地址选择信号dac_a0、dac_a1信号经ad7225进行da转换输出驱动模拟信号。

所述的继电保护模块采用omron公司的g5v-2继电器组成逻辑互锁保护电路。

如图3所示，为本发明提供的一种基于stm32和cpld的agv控制系统软件体系结构图，所述的软件体系结构采用分层、模块化结构，包括物理层、mac层和应用层，包括cortex-m3标准外设库、cortex-m3内核库、嵌入式实时微型操作系统freertos，应用层的导航传感器数据采集、噪声抑制、数值插补计算、误差补偿、校正或标定任务，位置传感器的中断任务处理、指令采集、分析、生成和输出任务，避障传感器信号检测和执行任务，电量数据采集和电源调度任务，运动控制的速度控制任务及其调度、工作状态指示任务、人机交互操作任务等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。