第1類是以單片機(jī)等微處理器作為控制核心的運(yùn)動(dòng)控制器。這類運(yùn)動(dòng)控制器速度較慢、精度不高、成本相對(duì)較低，只能在一些低速運(yùn)行和對(duì)軌跡要求不高的輪廓運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合應(yīng)用。
第2類是以專用芯片(ASIC)作為核心處理器的運(yùn)動(dòng)控制器，這類運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，大多只能輸出脈沖信號(hào)，工作于開環(huán)控制方式。由于這類控制器不能提供連續(xù)插補(bǔ)功能，也沒有前饋功能，特別是對(duì)于大量的小線段連續(xù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合不能使用這類控制器。
第3類是基于PC總線的以DSP或FPGA作為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器。這類開放式運(yùn)動(dòng)控制器以DSP芯片作為運(yùn)動(dòng)控制器的核心處理器，以PC機(jī)作為信息處理平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)控制器以插件形式嵌入PC機(jī)，即“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的模式。這樣的運(yùn)動(dòng)控制器具有信息處理能力強(qiáng)，開放程度高，運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確，通用性好的特點(diǎn)。但是這種方式存在以下缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)控制卡需要插入計(jì)算機(jī)主板的PCI或者ISA插槽，因此每個(gè)具體應(yīng)用都必須配置一臺(tái)PC機(jī)作為上位機(jī)。這無疑對(duì)設(shè)備的體積、成本和運(yùn)行環(huán)境都有一定的限制，難以獨(dú)立運(yùn)行和小型化。
針對(duì)這些問題，設(shè)計(jì)了一種基于ARM+DSP的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器。該控制器將嵌入式CPU與專用運(yùn)動(dòng)控制芯片相結(jié)合，將運(yùn)動(dòng)控制功能以功能模塊的方式嵌入到ARM主控板的架構(gòu)，把不需要的設(shè)備裁減掉，既兼顧功能又節(jié)省成本。該控制器是一種可以脫離上位機(jī)單獨(dú)運(yùn)行的一種獨(dú)立型運(yùn)動(dòng)控制器，具有良好的應(yīng)用前景。
1 嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的硬件主要包括兩個(gè)部分：ARM主控板和DSP運(yùn)動(dòng)控制板。這兩塊控制板通過通用I／O口以總線的方式連接在一起。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以分別對(duì)ARM主控板和DSP運(yùn)動(dòng)控制板進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后再調(diào)試。這種將ARM主控板和DSP運(yùn)動(dòng)控制板分開設(shè)計(jì)和調(diào)試的硬件方案，將設(shè)計(jì)難點(diǎn)分散，使設(shè)計(jì)和調(diào)試更簡(jiǎn)單。
1．1 ARM主控板部分
本系統(tǒng)采用的ARM芯片為Samsung公司推出的16／32位RISC處理器S3C2440A，主頻為400 MHz，最高頻率可達(dá)533 MHz。ARM主控板以嵌入式處理器S3C2440A為核心，外擴(kuò)存儲(chǔ)器和通用設(shè)備接口。ARM主控板的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

通過通用I／O接口與DSP運(yùn)動(dòng)控制板通信，實(shí)現(xiàn)ARM主控板與運(yùn)動(dòng)控制板之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)雙向傳送；外部NAND Flash存儲(chǔ)器(64 MB)，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)指令；NOR Flash存儲(chǔ)器(2 MB)，用于存放系統(tǒng)運(yùn)行程序；SDRAM存儲(chǔ)器(64 MB)，用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)；通過串口、以太網(wǎng)接口、USB接口與上位機(jī)系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)兩者之間數(shù)據(jù)的傳送；通過LCD接口，實(shí)現(xiàn)320×240分辨率液晶屏的圖形與字符顯示，并具有觸摸屏接口，提供友好的人機(jī)交互界面；通過I／O擴(kuò)展接口，提供可編程的數(shù)字I／O通道；通過JTAG接口與PC機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行程序的仿真調(diào)試及下載，軟件升級(jí)接口。