基于DSP/FPGA的以太網控制器的運動控制器設計

3.4編碼反饋電路設計

電機編碼信號直接傳入電機驅動器中，電機驅動器將三對差分編碼信號A+，A-，B+，B-，N+，N-作為反饋傳給運動控制器。在電機旋轉時，所發出的編碼信號會出現非常多的毛刺，并且經過驅動器大電源的干擾，如果直接接到FPGA中，可能會引起誤判斷，所以先將三對編碼信號經過差分芯片AM26LS32轉化成單路信號A，B，N后再接入FPGA中。芯片AM26LS32功能是將輸入的一對極性相反的編碼器差分信號轉化成單極性的脈沖信號，與AM32LS31正好相反。

3.5開關量接口和通用I/O電路設計

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

4網口模塊設計

DSP通過以太網控制器RTL8019AS與上位機連接，RTL8019AS在一塊芯片上集成了RTL8019AS內核和一個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標準。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應用的跳線模式。DSP與RTL8019AS的連接如圖4所示。

(1)數據總線和地址總線。RTL8019AS的數據總線和DSP的16位數據總線直接相連即可。RTL8019AS片內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基地址設為300H，則對應的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，高電平有效的復位輸入引腳與監控電路芯片SP708的RST相連，當DSP復位時，RTL8019AS也復位。

(3)RTL8019AS與網絡介質接口。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是雙絞線驅動器，為耦合隔離變壓器模塊，通過它可以去除因電路數字特性導致的高次諧波。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的對應引腳相連。

5結語

在PC平臺下，充分利用了DSP的數據處理能力和FPGA的硬件特性，使系統既能進行復雜的軌跡規劃、高速插補，又能保證運動控制器的穩定性和精確性，這種運動控制器能應用于數控系統，機器人制造等控制領域。