1 引言

　　隨著嵌入式技術的迅速發展，其在工業控制領域得到了廣泛應用。因此將嵌入式技術與運動控制技術相結合，研制出高速高精度嵌入式運動控制器具有重要意義。本文設計了一種以TMS320VC5402為核心處理器，適用于多輸入多輸出專用運動控制器硬件平臺。該平臺能夠實現多傳感器信號采集、信息融合、位置控制算法、網絡功能、多路輸出給驅動系統，實現信息/能量轉換。

　　2 運動控制器平臺硬件設計

　　2.1 運動控制器系統硬件結構

　　根據運動控制器接口要求將系統分為主電路和外設兩個部分。主電路部分由以TI公司的處理器芯片TMS320VC5402為主體的數字電路構成；外設部分由相關外圍接口電路構成。按照功能不同可以分為以下幾個模塊：DSP最小系統、網卡接口電路、PCI接口、串口收發電路、模擬量，脈沖量和開關量的接口、人機交互接口。

　　2.2 硬件系統各功能模塊介紹

　　2.2.1 DSP 獨立小系統接口電路

　　所謂最小系統是指在盡可能少的外部元器件和電路條件下，形成一個使DSP能夠正常運行的最簡單的系統。本系統采用16位定點DSP TMS320VC5402為核心器件，構成整個系統控制核心。由于選用的TMS320VC5402其片內有可用于數據、程序空間的存儲器，因此，最小系統可由DSP本身以及晶體振蕩器、復位電路、譯碼電路等組成。

　　2.2.2 以太網通信接口電路設計

　　基于嵌入式系統的運動控制器非常重要的功能之一就是要實現網絡信息傳遞。因此需要s用網絡接口芯片來實現網絡之間通信。在本系統中采用了REALTEK公司的RTL8019AS網絡接口芯片。

　　RTL8019AS 引腳可分為電源及時鐘引腳、網絡介質接口引腳、自舉ROM及初始化EEPROM接口引腳、主處理器接口引腳、輸出指示及工作方式配置引腳。由此將網卡硬件接口電路設計主要分為兩大部分：第一部分為網卡與DSP接口實現，第二部分為網卡芯片外圍電路設計。RTL8019AS的總線接口是與ISA總線兼容的，雖然不能與5402的外部總線直接接口，但是只要進行一些簡單的邏輯變換就可以了。另外，5402和RTL8019AS的引腳電平不兼容，因此它們之間對應的引腳不能夠直接相連，需要在中間加上電平轉換芯片，系統中的CPLD可以完成電平轉換功能，通過CPLD還能夠產生RTL8019AS的控制邏輯信號。

　　2.2.3 PCI 接口設計

　　由于在系統中對數據傳輸的速度以及實時性要求較高，所以采用方法之一即通過 PCI局部總線的方法與主機的進行通訊。這比傳統的通過ISA總線的方式來通訊的方法具有速度高、可即插即用、可移植性好等方面的優勢。在本系統中，采用 TI的專用配套芯片PCI2040將PCI總線與DSP5402的HPI（Host Port Interface）接口進行連接。

　　圖1 運動控制器硬件框圖

　　圖2 AD轉換接口電路圖