基于MCU和DSP的運動控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)緊湊、環(huán)境適應(yīng)性好而有良好的發(fā)展前景。由于PC機與MCU和DSP資源環(huán)境差異較大， 進行MCU和DSP環(huán)境中的運動控制技術(shù)研究十分必要。
　　基于MCU和DSP的運動控制研究硬件平臺設(shè)計遵從運動控制系統(tǒng)的開放式、可重構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向， 選用主流的MCU及DSP芯片S3C2410A和TMS320F2812， 適應(yīng)信息網(wǎng)、控制網(wǎng)和伺服網(wǎng)（接口） 網(wǎng)絡(luò)化需求， 采用雙層、組合式模式， 實現(xiàn)了一個實用可靠的硬件環(huán)境。它可以進行單CPU、并行雙CPU和層次化多CPU的運動控制算法和系統(tǒng)支撐軟件的研究。
　　引言
　　開放式控制器體系結(jié)構(gòu)源于“開放式”的PC（個人計算機） 技術(shù)， 目前的開放式運動控制器多為PC+運動控制卡結(jié)構(gòu)， 隨著MCU（微控制器） 和DSP（數(shù)字信號處理器）性能的增強， MUC和DSP取代PC的趨勢日趨明顯， 而這種嵌入式的緊湊結(jié)構(gòu)較PC有更廣泛的環(huán)境適應(yīng)性。MCU、DSP和PC差異較大， PC環(huán)境中的運動控制技術(shù)不可能直接向MCU和DSP系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移， 基于MCU和DSP硬件平臺的運動控制技術(shù)的研究十分必要。
　　設(shè)計目標(biāo)與需求分析
　　運動控制系統(tǒng)發(fā)展方向
　　在開放式控制器技術(shù)的推動下， 運動控制系統(tǒng)由傳統(tǒng)的封閉式結(jié)構(gòu)朝著開放、可重構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。按照《開放式數(shù)控系統(tǒng)第1 部分： 總則》（GB/T18759.1- 2002） 的定義， 開放式數(shù)控系統(tǒng)有三個層次的開放， 第一層， 系統(tǒng)功能可配置， 人機界面、伺服驅(qū)動單元的運動控制接口、邏輯控制單元接口均開放; 第二層， 系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和應(yīng)用軟件接口開放， 第三方的應(yīng)用軟件能在系統(tǒng)中安裝運行并實現(xiàn)互操作性， 且第三方的軟件模塊可以在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變的情況下對本系統(tǒng)軟件模塊置換和擴展; 第三層， 系統(tǒng)實現(xiàn)可重構(gòu)。國標(biāo)GB/T 18759.1- 2002 尚未公布可重構(gòu)的詳細內(nèi)容。運動控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的一個核心組件， 其技術(shù)發(fā)展方向和開放式數(shù)控系統(tǒng)類似。現(xiàn)代運動控制器聯(lián)通信息網(wǎng)、邏輯控制網(wǎng)和伺服控制網(wǎng)（接口） 三種網(wǎng)絡(luò)。
　　在MCU 和DSP 環(huán)境中運動控制技術(shù)的研究課題
　　和PC相比， MCU和DSP采用了哈佛結(jié)構(gòu)， 流水線技術(shù)， 超長指令字， 加乘器等提高CPU速度， 并在片上擴展了控制用前向和后向通道外設(shè)及通信接口， 在這種環(huán)境下， 實現(xiàn)開放、可重構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)化運動控制功能， 下列研究是必要的：
　　①體系結(jié)構(gòu)的研究， 以多CPU方式實現(xiàn)復(fù)雜的運動控制;
　?、?a target='_blank' class='arckwlink_none'>嵌入式系統(tǒng)中實時操作系統(tǒng)的研究， 解決MCU和DSP控制器系統(tǒng)軟件問題;
　?、跰CU和DSP環(huán)境中運動控制算法的研究， 解決少資源情況下， 復(fù)雜控制算法的實現(xiàn)問題;
　?、苘浖K管理與剪裁技術(shù)的研究， 解決通用技術(shù)方案的應(yīng)用針對性問題;
　?、?a target='_blank' class='arckwlink_none'>網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研究：解決伺服通信網(wǎng)、邏輯控制網(wǎng)和信息網(wǎng)通信問題。
　　硬件系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)與結(jié)構(gòu)要求
　　基于MCU和DSP的運動控制技術(shù)研究硬件平臺的設(shè)計目標(biāo)是為上述研究課題提供硬件系統(tǒng)環(huán)境， 以MCU或DSP為核心的商品化運動控制器并不少見，但它們只對用戶提供運動控制函數(shù)庫的接口， 并不是完全意義上的開放， 必須開發(fā)運動控制器的硬件研究平臺， 并滿足下列要求：
　?、兕愋团c結(jié)構(gòu)化模式要求：CPU選型應(yīng)是主流的MCU和DSP芯片，結(jié)構(gòu)體系采用單CPU，雙CPU流水線模式和層次化結(jié)構(gòu)， CPU可以獨立工作， 可以組成流水線模式工作。也可以采用兩層結(jié)構(gòu)，上下層分別處理不同實時要求的任務(wù)。
　?、陂_放性要求：各CPU單元配置計算機通信接口， 如RS232、PCI、CAN、USB 等， 可以方便地實現(xiàn)硬件互聯(lián)。
　?、劬W(wǎng)絡(luò)化要求：配有伺服單元接口、現(xiàn)場總線接口和以太網(wǎng)接口。
　　系統(tǒng)設(shè)計
　　運動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
　　運動控制系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示：