[实用新型]双处理器运动控制卡

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种运动控制卡，尤其涉及一种用于控制步进和伺服电机、内含复杂嵌入式软件的双处理器运动控制卡。

背景技术

大型数控加工机床设备、大型切割机等大都配套专业的运动控制系统(集成电路及相应软件)，带画面显示和按键输入的人机交互面板。目前市场上主流的国内外厂商提供的数控系统软件大都建立在X86 CPU+windows类操作系统(比如Wince操作系统)平台上，大都是选用intel X86处理器的工控机平台，并把图像处理和运动控制融合在同一软件内。

目前已有部分厂商把运动控制的全部或部分功能挪到运动控制卡内的嵌入式软件上，提高了运动控制的实时性和可靠性。但是这些厂商的运动控制卡硬件都是由单处理器(比如C51、ARM或者DSP)组成，为了保证加工的精度和加工的效果，在加工的过程中必须专心做加工轨迹计算和发送位移指令，处理器不能响应键盘输入、不能向显示器的图形缓冲区写入数据，更不能接收和解释网络中送来的各种数据包。

由于现有数控加工设备的运动控制系统普遍采用单处理器结构，难以组网、集中管理，即使组网也难以在网络通信的同时并行执行加工过程控制，以保证高速数控加工的精确性和可靠性；另外，要使运动控制系统具有友好、精美、交互功能强大的人机界面，比如类windows的界面风格和消息事件的快速响应，就需要快速处理大量内外数据以实现复杂画面的显示和刷新，这样就难以避免地造成对实时加工的过程控制的影响.

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术中的不足，提供一种可以使数控加工设备的实时轨迹运动控制和网络通信、人机界面任务并发运行、互不影响的双处理器运动控制卡。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

双处理器运动控制卡，包括第一微处理器模块、与第一微处理器模块相接的第一存储器模块，以及I/O接口模块，与现有技术不同的是：还包括第二微处理器模块，其上接有第二存储器模块，该处理器模块与网络接口相接，两个微处理器模块之间通过现场可编程门阵列模块连接。

本新型采用双处理器结构，使得第一微处理器模块可专门负责实时加工过程控制，主要是完成复杂加工轨迹的计算、实时向加工设备的机械执行结构发送指令、紧急故障处理等任务；对于与控制卡连接的人机界面或上位机传来的待加工图形数据和加工指令则由第二微处理器模块负责接收与存储，而不必由第一微处理器模块停止正在进行的任务来响应，在第二微处理器模块接收了图形数据及加工指令后可等到第一微处理器模块没有任务执行时再通过现场可编程门阵列模块传送给第一微处理器模块，完成数据在控制卡内部的自动切换。这样可以避免第一微处理器模块突然中止任务的执行，或由于必须要接收图形数据及加工指令而使计算或实时控制延迟而给加工精度造成的影响；在保证运动控制系统高速高精度加工时位移和其他控制加工设备的指令的精确性、实时性、稳定性和可靠性的同时，还可以在加工过程中并行和外部网络进行数据交换，两者互不影响，且第二微处理器模块还承担人机界面任务，控制卡自身的人机界面可以快速显示、刷新与用户交互的视窗风格的复杂画面和及时响应触摸屏、按键输入信息。

所述第一微处理器模块为浮点数字信号处理器，因而可以胜任定点数字信号处理器难以胜任的复杂加工轨迹的高速高精度计算。

所述第二微处理器模块为ARM9架构处理器，该处理器具有MMU模块，指令执行周期很快，所以支持Linux操作系统的运行，利用linux操作系统对图形界面GUI的良好支持，可使本系统实现比较消耗处理器资源和储存资源的带消息机制的视窗风格的直观人机界面。此外，linux操作系统强大的网络通信功能以及进程调度的分时机制，非常适合承担本运动控制卡外围实时性要求不强的任务。

所述第一存储器模块包括同步动态随机存取存储器和NOR FLASH。

所述第二存储器模块包括同步动态随机存取存储器和NAND FLASH。

所述I/O接口模块与现场可编程门阵列模块连接。

所述现场可编程门阵列模块上还接有数字模拟转换模块。