[发明专利]一种基于EtherCAT网络通信的伺服运动控制卡

权利要求书

1.一种基于EtherCAT网络通信的伺服运动控制卡，其特征在于，包括：支持EtherCAT协议的EtherCAT通信板和伺服运动控制功能板, 所述EtherCAT通信板采用100Base-TX标准以太网电缆接收和发送标准的ISO/IEC8802-3以太网数据帧，并使用双端口存储区实现EtherCAT主站与伺服运动控制功能板的应用数据交换；伺服运动控制功能板从EtherCAT通信板读取控制数据，实现伺服运动控制功能。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT网络通信的伺服运动控制卡，其特征在于，所述伺服运动控制功能板包括：电源模块、DSP处理器、时钟模块、系统辅助模块、扩展接口模块、存储器模块、伺服专用模块、数字量I/O扩展模块，所述电源模块为EtherCAT通信板及伺服运动控制功能板的各个模块提供稳定的电压和功率；

DSP处理器一方面读取EtherCAT从站控制器ESC内部存储区运动控制指令数据，进行数据解析和伺服控制，将处理过的反馈信息反馈数据写入到EtherCAT从站控制器ESC的内部存储区，并将产生的电机脉冲指令和伺服控制输出信号传输到伺服专用模块；另一方面接收伺服专用模块处理过的光电编码器反馈信号，采集数字量I/O扩展模块自定义的输出信号；

时钟模块负责向DSP处理器提供晶振；

扩展接口模块包括RS232串口和RS422串口，用于获取外部信息，并将外部信息传输给DSP处理器；

存储器模块包括外扩SDRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述外扩SRAM存储器作为用户程序运行变量与数据存储以及采集数据存储空间，所述外扩FLASH存储器作为控制器运行程序存储空间；

所述数字量I/O扩展模块包括8组普通光电隔离I/O和2路高速光电隔离，其中，普通光电隔离I/O主要用于伺服使能、极限、报警以及外部辅助设备的控制，2路高速光电隔离用于采集外部高速信号输入；

所述伺服专用模块，包括高速光电隔离、数字脉冲差分输出单元、D/A转换芯片、运算放大单元、差分接收单元，其中：

数字脉冲差分输出单元接收DSP处理器 的PWM外设单元输出且经高速光电隔离的单端脉冲和方向信号，转换成差分形式的脉冲和方向信号输出到外部驱动器模块控制电机运动；

D/A转换芯片及运算放大单元接收DSP处理器传输过来的电机脉冲指令，经过数模转换和运算放大后驱动外部伺服驱动器模块控制电机运行；

差分接收单元接收外部伺服驱动器反馈的光电编码器差分信号，并将差分接收的光电编码器反馈信号传输到DSP处理器；

所述系统辅助模块包括看门狗及复位单元及JTAG接口单元，所述看门狗及复位单元负责检测系统是否锁死，在系统出现故障时控制电源模块短暂停止向系统供电，实现系统的重启；

JTAG接口单元实时读取DSP处理器的数据信息，在开发时实现软件系统的在线调试以及程序烧写与擦除。

3.根据权利要求2所述的基于EtherCAT网络通信的伺服运动控制卡，其特征在于，所述DSP处理器为TMS320F28335处理器。

4.根据权利要求3所述的基于EtherCAT网络通信的伺服运动控制卡，其特征在于，所述EtherCAT通信板包括EtherCAT从站控制器ESC，采用标准以太网物理层MII接口外接标准以太网物理层器件设计两个数据收发的RJ45接口，并使用双端口存储区通过PDI接口采用SPI串行方式与伺服运动控制功能板的DSP处理器连接；一方面EtherCAT从站控制器ESC采用EtherCAT协议通过RJ45接口与主站通信并将有关数据存储到内部存储区供DSP处理器读取，另一方面EtherCAT从站控制器ESC通过PDI接口采用SPI串行方式与DSP处理器通信，DSP处理器读取EtherCAT从站控制器ESC内部存储区指令数据或将反馈数据写入到EtherCAT从站控制器ESC内部存储区。

5.根据权利要求4所述的基于EtherCAT网络通信的伺服运动控制卡，其特征在于，所述EtherCAT从站控制器ESC为ET1100。