元、高速模数转换单元、高速数模转换单元、智能控制解算输出单元、信号调理单元、驱动调理单元、模拟量传感器信息单元、数字量传感器信息单元、数字伺服控制信号单元及数字量输出信息单元。
[0021]其中，USB总线通讯单元与N个单片机智能控制模块连接，USB总线通讯单元还通过USB总线与基于ARM的智能控制单元连接，基于ARM的智能控制单元分别与数据存储单元、外部网络通讯单元、电源管理单元、调试仿真单元、无源晶振单元及人机交互单元连接。
[0022]如图2所示，每个单片机智能控制模块分别与四个基于单片机的解算输出单元连接，每个基于单片机的解算输出单元还与信号调理单元连接，信号调理单元与数字伺服控制信号和数字量控制输出连接，单片机智能控制模块还分别与无源晶振单元、电源管理单元、调试仿真单元和USB通信单元连接，单片机智能控制模块与高速数模转换单元连接，高速数模转换单元与信号调理单元连接，信号调理单元与模拟量控制输出连接，模拟量传感器信息、数字量传感器信息和数字I/O信息输出至信号调理单元，信号调理单元输出至高速数模转换单元和单片机智能控制模块，高速数模转换单元输出至单片机智能控制模块。
[0023]如图3所示，信号调理单元包括模拟量传感器信息输入与滤波电路连接，滤波电路与电压跟随电路连接，电压跟随电路与运算放大电路连接；数模转换器信息输出与滤波电路连接，滤波电路与运算放大电路连接，运算放大电路与电压跟随器连接；数字量传感器信息输入与滤波电路连接，滤波电路与差分电路连接，差分电路与光电隔离电路连接；数字量传感器信息输出与滤波电路连接，滤波电路与光电隔离电路连接；数字量控制信息输入与滤波电路连接，滤波电路与光电隔离电路连接；数字量控制信息输出与滤波电路连接，滤波电路与差分电路连接，差分电路与光电隔尚电路连接；数字量开关信息输入与滤波电路连接，滤波电路与光电隔离电路连接，光电隔离电路与电平转换电路连接；数字量开关信息输出与滤波电路连接，滤波电路与电平转换电路连接，电平转换电路与光电隔离电路连接。
[0024]如图4所示，数据存储单元包括ARM外部存储器接口，ARM外部存储器接口与数据总线连接、地址总线和控制线连接，数据总线连接、地址总线和控制线连接均分别与两块SST39VF6401SDRAM 芯片和 K91G08U0BFLASH 芯片连接。
[0025]如图5所示,人机交互单元包括ARM总线或I/O数据端口，ARM总线或I/O数据端口通过总线与TFT液晶显示器连接，ARM总线或I/O数据端口通过I/O与发光二极管、按键输入和数码管连接。
[0026]如图6所示，外部网络通信单元包括ARM通信控制器，ARM通信控制器分别与CAN收发器、RS232收发器、RS485收发器、以太网收发器和USB收发器连接，CAN收发器、RS232收发器、RS485收发器、以太网收发器和USB收发器还分别与网络总线通信主机连接。
[0027]整个硬件电路由控制板与驱动板组成；控制板包括基于ARM的智能控制单元、电源管理单元、数据存储单元、网络通信单元、调试仿真单元、USB总线通讯单元、无源晶振单元及人机交互单元；驱动板包括SCM智能控制模块(单片机智能控制模块)及USB总线通讯单元，硬件结构方框示意图如图2所示；它们之间的逻辑关系是:驱动板中的SCM智能控制模块采集数字量和模拟量信息后，采用USB总线实现与基于ARM的智能控制单元的通信，基于ARM的智能控制单元将传送来的数据存储到数据存储单元，当调用智能控制算法与智能诊断时，再将数据调出数据存储单元，并结合外部网络通信单元传送的控制指令进行各种复杂的逻辑运算与处理，并将智能推理结果反传送到驱动板SCM智能控制模块及外部网络通信单元。在系统工作中，无源晶振单元提供给基于ARM的智能控制单元工作时针频率；电源管理单元提供给基于ARM的智能控制单元电压信号；调试仿真单元提供给基于ARM的智能控制单元调试仿真接口，实现程序的仿真与下载；外部网络通信单元提供网络通信接口，实现多轴伺服运动控制器与外部通信网络通信，提供系统状态信息及传递控制参数；人机交互单元采用键盘与触摸屏的方式实现系统控制参数的输入及控制功能的选择。驱动板中SCM智能控制模块内各单元的逻辑关系是:数字量传感器信号单元和数字1/0(输入与输出)信息经过数字信号调理单元直接进入基于单片机的智能控制单元；模拟量传感器信号单元进入模拟信号调理单元后进入高速模数转换单元，然后将转换后的数字量传送到基于单片机的智能控制单元。基于单片机的智能控制单元采集数据后，将数据以USB总线形式传到基于ARM的智能控制单元，基于ARM的智能控制单元经过智能逻辑推理后，并将该控制指令以USB总线形式传到驱动板各基于单片机的智能控制单元，后将控制指令传到4个并行的控制解算单元，实现驱动信号的输出，控制伺服电机运行，同时可输出信号到数模转换单元实现模拟控制信号的输出。该硬件系统为复杂算法的控制策略、快速响应及强扩展性等提供了实现的硬件基础。
[0028]基于ARM的智能控制单元是运动控制器电路的核心，ARM处理器采用三星公司高性能S3C6410芯片，S3C6410是16/32位RISC微处理器，采用32/64位内部总线架构，工作主频高达667MHz，具有188个GP1端口，具有体积小、功耗低、功能强、稳定性高、抗干扰性强、运算速度快的优点，支持Windows和Linux操作系统,是一款浮点运算的高集成处理器，具有I2C、UART、以太网、USB等接口。它负责控制整个伺服控制系统流程，具有高速的信号处理能力。基于ARM的智能控制单元由ARM芯片、电源转换电路、无源晶振电路、仿真调试电路构成。其之间的关系是:电源转换电路提供ARM芯片所需要的标准3.3V和1.3V电压，无源晶振电路提供ARM芯片所需要的工作频率12MHz，仿真调试电路提供ARM程序软件下载和仿真接口。电源转换电路由电源转换芯片、高精度电阻、瓷片电容及电感组成。ARM芯片以数据总线和地址总线方式分别与数据存储单元实现数据传输，以USB总线实现与基于单片机的智能控制单元通信。基于ARM的智能控制单元负责整个系统控制、数据处理及智能诊断，并能通过网络总线通信单元实现与外部总线网络实现通信。
[0029]SCM智能控制模块以PIC24FJ64GA002型16位单片机作为主处理器，该单片机体积小，仅有28个引脚，其中包含64K闪存，8K静态存储器，5路PWM(比较/捕捉/脉宽调制器)输出，5个16位定时器，具有I2C、UART、USB等接口，16个可复用引脚，控制灵活，完全能满足系统控制需要。SCM智能控制模块由基于单片机的智能控制单元、电源管理单元、无源晶振单元、仿真调试单元、网络通信单元构成，其硬件结构如图2所示；其之间的关系是:基于单片机的智能控制单元采集经过信号调理单元处理和模数转换器转换后的数据，以及经过信号调理单元处理后的数字量数据，该单片机智能控制单元调用采集的数据采用先进控制算法完成