ETH6045D評估板介紹
PCL6045B評估板ETH6045D是四軸評估板,是對日本NPM公司運動控制晶片PCL6045BL(注意:不是PCL6045B)的學習以及性能習慣。100M乙太網(Ethernet)架構評估板採用了802.3乙太網匯流排接口進行通信,可以通過該網口在桌上型電腦或者筆記本電腦上進行運動控制晶片PCL6045BL的學習和評估,大大提高了效率,能實現步進電機以及伺服電機的高速脈衝控制,任意2軸圓弧插補,2~4軸的直線插補。4軸全部配置編碼器信號輸入接口(422電平差分輸入)。
ETH6045D評估板硬體系統結構如下圖,ARM通過16位匯流排接口與PCL6045BL晶片進行通信,電源模組包括5V,24V兩個隔離電源輸入,5V供系統內部使用,24V用於光耦隔離供電。光耦的輸出電平可變(24V或者5V)。
ETH6045D評估板硬體設計採用核心板與底板架構,核心板採用的MCU 是ATMEL工業級ARM9晶片AT91RM9200,核心板帶16M位元組SDRAM和8M位元組NORFLASH。底板引出PCL6045BL的所有接口,包括IO與四軸控制信號,編碼器,手輪等等;底板全光耦隔離,高速光耦與低速光耦。軟體方面,核心板內運行嵌入式Linux系統,帶有完善的各部分驅動(串口,USB接口,IO控制,norflash-JFFS2等等)。ETH6045D評估板V1.2實物圖如下(核心板在背面):尺寸是175 x 115 mm
軟體系統介紹
評估板的軟體分為Windows上位機調試軟體與板內嵌入式軟體,上位機軟體通過網口給板內嵌入式軟體發命令,來實現控制PCL6045BL晶片進行相關動作。上位機軟體採用VC6.0開發,界面如下圖:
板內嵌入式軟體系統結構如下圖,最頂層的守護進程,負責網口通信,接收到的數據進行協定處理,控制PCL6045BL進行運動控制,傳送狀態數據包等等。
結構布局與接口
評估板結構布局如下圖:
接口 | 功能描述 |
P1 | 通用IO口 |
J2 | 手輪及外部按鍵輸入信號 |
J1 | 各軸到位,復位,鎖存,清零信號 |
J4、J5、J6、J7 | 各軸控制信號 |
U24 | 外部限位等開關輸入信號 |
X軸與驅動器連線示意圖 | |
接口定義 | 接口說明 |
ETH6045D ---DB15(母頭)定義 | 表格內容1 |
X軸與驅動器連線示意圖:
外部限位等開關輸入信號 | |||||||
序號 | 名稱 | I/O | 說明 | 序號 | 名稱 | I/O | 說明 |
1 | Extern_+ELx | | X軸正限位 | 9 | Extern_+ELy | | Y軸正限位 |
2 | Extern_+ELz | | Z軸正限位 | 10 | Extern_+ELu | - | U軸正限位 |
3 | Extern_-ELx | | X軸負限位 | 11 | Extern_-ELy | - | Y軸負限位 |
4 | Extern_-ELz | | Z軸負限位 | 12 | Extern_-ELu | - | U軸負限位 |
5 | Extern_ORGx | | X軸原點 | 13 | Extern_ORGy | - | Y軸原點 |
6 | Extern_ORGz | | Z軸原點 | 14 | Extern_ORGu | - | U軸原點 |
7 | Extern_SDx | | X軸減速 | 15 | Extern_SDy | - | Y軸減速 |
8 | Extern_SDz | | Z軸減速 | 16 | Extern_SDu | | U軸減速 |
手輪及外部按鍵輸入信號 | |||||||
序號 | 名稱 | I/O | 說明 | 序號 | 名稱 | I/O | 說明 |
1 | | | | 9 | | | |
2 | | | | 10 | | - | |
3 | | | | 11 | Extern_#PEx | - | X軸脈衝輸入使能 |
4 | Extern_#PEy | | Y軸脈衝輸入使能 | 12 | Extern_#PEz | - | Z軸脈衝輸入使能 |
5 | Extern_#PEu | | U軸脈衝輸入使能 | 13 | Extern_PA | - | 脈衝輸入 |
6 | Extern_PB | | 脈衝輸入 | 14 | Extern_+DR | - | 電平驅動輸入 |
7 | Extern_-DR | | 電平驅動輸入 | 15 | Extern_VCC+5.0V | - | |
8 | | | | | | | |
PCL6045BL晶片介紹
PCL6045BL運動控制晶片,由NPM公司生產,是一種通過匯流排接收CPU命令、並產生脈衝控制步進電機或脈衝驅動型伺服電機的CMOS大規模集成晶片,可提供多種輸出運動控制功能,包括連續、定長、回原點等輸出方式,採用176針QFP封裝,3.3V±10%單電源供電,工作溫度範圍-40℃~70℃。晶片功能豐富、硬體接口和軟體編程簡單、集成度和可*性高,可以廣泛套用於數控工具機、紡織機械、印刷機械、包裝機械、各類切割機、雕刻機、機器人等數控機械的運動控制中。
PCL6045BL是NPM的最高功能脈衝控制晶片。直線插補/圓弧插補、動作中的速度以及目標位置的變更、最高速度的自動修正,停止時振動抑制,軟限位,操作開關直接輸入,多種原點復歸方式,機械系統輸入,伺服電機I/F等多種功能。具備這些豐富的功能,易構建起複雜的運動控制系統。
數據手冊下載:PCL6045B評估板ETH6045D
參數
任意2軸間的圓弧插補、任意2-4軸間直線插補(可實現複數LSI間5軸以上的直線插補)
最高輸出頻率:6.5Mpps
內藏4個/軸UP/DOWN計數器
內藏5個/軸28bit比較器
可實現動作中的速度以及目標位置變更
RoHS對應品★規格
參考時鐘:19.6608MHz
最高輸出頻率:6.5Mpps
速度設定暫存器數:3(FL.FH.FA:補正速度)
速度設定範圍:1~65,535
速度倍率設定範圍:0.1X~100X
加速率設定範圍:1~65,535
減速率設定範圍:1~65,535
目標位置脈衝設定範圍:-134,217,728~134,217,727
減速點設定範圍:0~16,777,2150
U/D計數器:各軸28bits×3和16bits ×1(偏差計數器)
比較器:各軸28bitsx5
編碼器輸入:各軸A,B,Z 相和脫調檢出用A,B相
通用輸入端子:各軸8bits
通用輸出端子:通用端子的輸入、輸出均可設定CPU I/F8/16 bits bus
S曲線加減速控制:S曲線(2次曲線)
次動作用預緩衝器:2段
當前位置計數器0點復歸:有
編碼器並用的原點復歸:有
原點搜尋/原點選出功能:有
IDLING(空轉)脈衝:0~7脈衝
手動脈衝輸入:有
步進電機脫調檢出:有★插補功能
任意2~4軸直線插補、圓弧插補
控制軸數:4軸
PACKAGE:176- pin QFP
區別點
PCL6045BL 是PCL6045B的替代品,具體差別如下表:
區別點 | PCL6045B | PCL6045BL |
電源供電 | 晶片引腳33,61,100,121,149,161,162,165,166,167,5V輸入 | 晶片引腳33,61,100,121,149,161,162,165,166,167,3.3V輸入 |
功耗 | 相對高 | 相對低 |
輸入輸出(接口) | 輸入信號電平是5V。輸出信號是5v,電流最大8mA。 | 內容說明1 |
動作模式(MOD) | | 追加了圓弧插補DUMMY動作(MOD=6Fh) |
封裝 | 引腳定義相同,尺寸基本相同 | 引腳定義相同,尺寸基本相同 |
軟體 | 兼容 | 兼容 |
幾種晶片對比
MCX314AL 是MCX314AS的替代品,3.3V 供電的低電壓版本,PCL6045BL與MCX314AL比較,PCL6045BL形狀尺寸略大點:
1.在性能上,全部是四軸運動晶片,全部是日本進口, 差異小
2.價格上,批發零售PCL6045BL比MCX314AL全部要便宜大概150元人民幣
3.購貨周期上,全部是從日本進貨,這部分周期區別小,可是NPM公司的銷售備貨強一些,所以PCL6045BL對比MCX314AL要輕易購買到,周期更短一些。
4.研發難易程度上,這兩個晶片全部是基於匯流排接口,暫存器控制方式,公開的中文版資料方面,PCL6045BL與MCX314AL各有一本書專門講解,對於明白運動控制的研發人員來說,學習的難易程度是一樣的。
儘管如此,產品方案實施方面,PCL6045BL比MCX314AL的時間更加短,這是由於NPM公司有委託中國區代理開發PCL6045BL評估板,並提供所有授權資料(包括原理圖,PCB,原始碼),比MCX314AL的優勢在於提供硬體圖紙和原始碼(當然是付費的,但價格還比較合理普通單位全部能接受),能給開發單位節省1到2個月的研發時間。
參考文檔: