PCL6045B評估板ETH6045D

_-ELx​X軸負限位11Extern _-ELz​Z軸負限位12Extern _PB​脈衝輸入14Extern

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
表格內容1:Extern_OUTx,Extern_DIRx,Extern_SRV_ONx分別為脈衝,方向和驅動器工作使能輸出。Extern_EAx-,Extern_EAx+,Extern_EB+,Extern_EB-,Extern_EZ+,Extern_EZ-為編譯器差分輸入引腳。Extern_ALMx為報警輸入,Extern_INPx為到位輸入引腳(注意:以下Y,Z,U軸接口定義相同)
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
內容說明1:輸入信號電平可以是3.3V,也可以是5V(為了整個系統的問題考慮,最好用3.3V電平信號)。輸出信號是3.3V,電流最大6mA。

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:

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