基于AM5728的嵌入式運動控制器的設計與實現

隨著當前嵌入式系統技術的高速發展,以及高性能低功耗處理器芯片在工業上的廣泛應用,出現了一個新的技術領域——嵌入式運動控制技術,即將嵌入式系統技術應用于運動控制技術,憑借其性價比高、穩定性強、可以脫離PC獨立運行等優勢,得到了高速發展與廣泛應用。本文主要研究基于OMAP平臺的嵌入式運動控制器,為通用嵌入式運動控制器的開發提供一種解決方案。文中首先分析了國內外運動控制器的研究現狀,并對比說明了嵌入式運動控制器的優勢。在此基礎上選擇TI公司的雙核處理器AM5728作為主控芯片,再根據實際需要搭建相關功能模塊構成嵌入式運動控制器的最小系統。其中ARM Coretex-A15主要負責任務調度、文件管理以及界面顯示等系統管理功能；TMS320C66x主要負責數據的接收、數據類型判斷及分類處理,根據運動命令完成速度控制以及插補運算,最后輸出速度和位置控制量給伺服驅動系統。以此構建一個結構緊湊、開放性好、可靠性高的嵌入式運動控制平臺。介紹了嵌入式運動控制系統硬件平臺的整體框架,并對雙核芯片AM5728及其外圍功能模塊進行了詳細的說明。軟件設計方面主要分為三個模塊,其一為ARM核的嵌入式操作系統Linux的編譯、移植,引導程序U-Boot的移植,以及Linux文件系統的建立；其二為DSP運動控制軟件的設計,主要包括系統的初始化模塊、數據的接收分類處理模塊、以及速度規劃、插補運算模塊；其三為雙核通訊協議的制定以及通信程序的開發。最后對基于OMAP的嵌入式運動控制平臺進行測試分析,并給出改進方案。通過以上工作,本文對相關技術的研究已經取得了一定的成果,由于其采用雙CPU架構及片內內存共享數據的設計方法,能夠更好地滿足嵌入式運動控制器對實時性、控制精度及功耗的要求。對于嵌入式運動控制平臺功能的完善,還需要后續工作的進一步擴展。

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