基于DSP/FPGA及以太網(wǎng)控制器的運動控制器設(shè)計與研究

3.5開關(guān)量接口和通用I/O電路設(shè)計

輸出信號包括復(fù)位信號和使能信號，由FPGA產(chǎn)生，經(jīng)光耦隔離后直接輸出;輸入信號包括驅(qū)動報警信號，正負限位信號和原點信號，這些信號經(jīng)光耦隔離、電平轉(zhuǎn)換后再由FPGA接收，當(dāng)FPGA檢測到這些信號后，確定具體的觸發(fā)信號，做出相應(yīng)的反應(yīng)。另外運動控制器還提供了八路數(shù)字量輸入通道和八路數(shù)字量輸出通道，輸入、輸出通道都經(jīng)光電隔離，以提高抗干擾性。

4網(wǎng)口模塊設(shè)計

DSP通過以太網(wǎng)控制器RTL8019AS與上位機連接，RTL8019AS在一塊芯片上集成了RTL8019AS內(nèi)核和一個16KB的SDRAM存儲器，兼容RTL8019AS控制軟件和NE20008b或16b傳輸，其接口符合Ethernet2和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。RTL8019AS與主機的接口模式有三種模式：跳線模式，PnP模式，RT模式。此運動控制器使用便于DSP應(yīng)用的跳線模式。DSP與RTL8019AS的連接如圖4所示。

(1)數(shù)據(jù)總線和地址總線。RTL8019AS的數(shù)據(jù)總線和DSP的16位數(shù)據(jù)總線直接相連即可。RTL8019AS片內(nèi)NE2000寄存器組都是通過其映射I/O端口進行訪問，I/O端口共32個，地址偏移量為00H～1FH，把I/O基地址設(shè)為300H，則對應(yīng)的I/O端口尋址范圍為：300H～31FH。只需要10根地址線就可以對I/O端口進行尋址，把SA10～SA19接低電平，SA0～SA9按照表1接法即可。

由表1可以看出，只需要5根地址線就可以尋址32位I/O端口，所以可以直接把SA9，SA8接高電平，SA5～SA7接低電平，SA0～SA4與DSP的低5位地址線XA0～XA4相接。


(2)控制總線。RTL8019AS片選信號AEN使用DSP的擴展片選信號，IORB、IOWB直接與DSP的讀寫控制信號
相連，中斷輸出引腳INT0與DSP的XINT2相連，高電平有效的復(fù)位輸入引腳與監(jiān)控電路芯片SP708的RST相連，當(dāng)DSP復(fù)位時，RTL8019AS也復(fù)位。

(3)RTL8019AS與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)接口。RTL8019AS可以使用同軸電纜或雙絞線作為傳輸媒介，將其AUI接口接地或懸空，使用BNC接口。BNC接口方式支持8線雙絞線或同軸電纜。20F001N是雙絞線驅(qū)動器，為耦合隔離變壓器模塊，通過它可以去除因電路數(shù)字特性導(dǎo)致的高次諧波。RTL8019AS與20F001N的連接如圖4所示。其差分輸入信號TPIN+、TPIN-與差分輸出信號TPOUT+、TPOUT-分別與20F001的對應(yīng)引腳相連。

5結(jié)語

在PC平臺下，充分利用了DSP的數(shù)據(jù)處理能力和FPGA的硬件特性，使系統(tǒng)既能進行復(fù)雜的軌跡規(guī)劃、高速插補，又能保證運動控制器的穩(wěn)定性和精確性，這種運動控制器能應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)，機器人制造等控制領(lǐng)域。