基于AM5728的嵌入式运动控制器的设计与实现

随着当前嵌入式系统技术的高速发展,以及高性能低功耗处理器芯片在工业上的广泛应用,出现了一个新的技术领域——嵌入式运动控制技术,即将嵌入式系统技术应用于运动控制技术,凭借其性价比高、稳定性强、可以脱离PC独立运行等优势,得到了高速发展与广泛应用。本文主要研究基于OMAP平台的嵌入式运动控制器,为通用嵌入式运动控制器的开发提供一种解决方案。文中首先分析了国内外运动控制器的研究现状,并对比说明了嵌入式运动控制器的优势。在此基础上选择TI公司的双核处理器AM5728作为主控芯片,再根据实际需要搭建相关功能模块构成嵌入式运动控制器的最小系统。其中ARM Coretex-A15主要负责任务调度、文件管理以及界面显示等系统管理功能；TMS320C66x主要负责数据的接收、数据类型判断及分类处理,根据运动命令完成速度控制以及插补运算,最后输出速度和位置控制量给伺服驱动系统。以此构建一个结构紧凑、开放性好、可靠性高的嵌入式运动控制平台。介绍了嵌入式运动控制系统硬件平台的整体框架,并对双核芯片AM5728及其外围功能模块进行了详细的说明。软件设计方面主要分为三个模块,其一为ARM核的嵌入式操作系统Linux的编译、移植,引导程序U-Boot的移植,以及Linux文件系统的建立；其二为DSP运动控制软件的设计,主要包括系统的初始化模块、数据的接收分类处理模块、以及速度规划、插补运算模块；其三为双核通讯协议的制定以及通信程序的开发。最后对基于OMAP的嵌入式运动控制平台进行测试分析,并给出改进方案。通过以上工作,本文对相关技术的研究已经取得了一定的成果,由于其采用双CPU架构及片内内存共享数据的设计方法,能够更好地满足嵌入式运动控制器对实时性、控制精度及功耗的要求。对于嵌入式运动控制平台功能的完善,还需要后续工作的进一步扩展。