基于DSP的运动控制系统设计

摘要：为了满足CNC齿轮测量中心的测量精要求，针对定点数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A的特点，设计一种以DSP运动控制为核心的运动控制系统。该系统通过DSP内部集成的A／D转换模块对传感器电压值进行采样，由DSP控制给出指令，驱动电机运动，实现了位置控制，测量精度大大提高。并给出系统硬件电路设计。根据实际情况，给出CAMAC接口电路设计。
关键词：CNC；DSP；硬件组成；CAMAC；TMS320LF2407A

随着工业中对运动控制的速度和精度要求越来越高，一般运动控制系统难以取得满意的控制效果。当前的数字电机控制系统中，大多采用单片机控制，由于单片机的结构和复杂的指令系统存在运算速度较慢，处理能力有限等问题。因此，单片机不能满足那些实时性和精度要求较高的控制场合。结合CNC齿轮测量中心，这里提出一种基于DSP的运动控制系统。该系统设计是以TMS320LF2407A型DSP为控制核心，采用“PC+CPLD+DSP”方案，实现电机的位置控制。

1 运动控制系统组成
图l为基于CNC齿轮测量中心的运动控制系统原理框图，它主要由CAMAC接口电路、信号采集、DSP外围电路和电机驱动等4部分组成。

上位机发送指令给以TMS320LF2407A型DSP为核心的控制系统，DSP以中断方式接收控制指令和参数，传感器信号反应测头与被测工件之间的位置偏差，该模拟信号经幅值变换电路后，作为控制信号送至DSP的A／D转换器。经片内控制器处理后，输出所接收到的控制指令和参数，经脉冲发生器和驱动放大电路送给步进电机，驱动电机执行相应动作。从而该运动控制系统能够精确测量被测工件。

2 系统硬件电路设计
2．1 DSP器件
选用的TMS320LF2407A型定点DSP，采用高性能静态CMOS技术，供电电压为3．3 V，使得控制器功耗降低。片内集成有高达32 K字的Flash程序存储器，1．5 K字的数据／程序RAM，544字的双口RAM和2 K字的单口RAM。执行速度高达40 MI／s，提高控制器的实时控制能力。TMS3-20LF2407A具有2个时间管理模块EVA和EVB，每个事件管理器有2个16位通用定时器，8个16位脉宽调制(PWM)输出通道。该模块可实现同步A／D转换功能，高性能10位模数转换器的转换时间为375 ns，提供多达16路的模拟输入，具有自动排序功能，1个TMS320LF2407A控制器可控制多个电机。