导言
跟着当时工业出产规模向着大型化方向开展，出产设备也向着体系化、规模化的方向开展，在这种情况下，依据工业以太网的运动操控体系在一些数控体系中得到了很广泛的运用，工业以太网通讯具有传输速度快，通讯数据量大等种种长处，对推进机电一体化设备的快速开展起到了很大的效果。跟着网络通讯技能的不断开展，现在，在必定程度上，网络伺服体系成为当时伺服体系开展的首要方向之一。在此情况下，德国BECKHOFF公司推出了Ether CAT现场总线技能，它具有装备简略，数据传输高速、高效等种种长处。并且，在网络结构上，简直支撑一切的拓扑类型，包含线型、树型、星型等，每个体系能够装备多达65535台设备，这种总线类型关于大规模的运动操控体系的规划具有很好的优势。特别是关于伺服体系的操控，更具有不行代替的长处。
Ether CAT总线式体系一般选用主从式结构，主站选用PC机，装备规范的以太网卡，从站选用专用芯片从主站中读取数据，并进行相应的剖析。能够说，整个以太网现场总线的协议处理进程都是在硬件中完结的。所以，在Ether CAT操控体系中，从站的硬件及软件的规划是非常重要的。因而，本文关于依据Ether CAT总线中的从站伺服操控体系DSP规划，进行了必定的研讨，运用DSP完结了依据Ether CAT的伺服操控体系。
1 体系整体架构
依据Ether CAT总线式体系的结构原理，在本体系中，主站选用具有DMA功用的网卡作为Ether CAT总线接口，而从站DSP体系选用瑞泰公司的刑S320F28335 DSP开发板，合作倍福公司的ET1100从站操控器，作为从站的Ether CA=r接口。衔接方法运用SPI衔接方法。体系的整体架构如图1所示。
关于该DSP体系，要处理的关键问题首要包含两个方面，一是DSP体系与ET1100操控器之间的衔接，该衔接运用SPI接口完结，另一个方面是DSP的 PEM脉冲操控接口与伺服电机驱动器之间的衔接，并且，为确保操控的精度，要对电机编码器的反应信号的衔接进行相应的规划。
图1 依据Ether CAT的DSP体系整体架构图
2 依据Ether CAT的DSP通讯完结
DSP体系与ET1100体系进行衔接，用于完结DSP与Ether CAT总线之间的通讯。SPI通讯的特点是运用主从通讯方法，运用该通讯方法衔接的两个操控器在通讯前，有必要装备好主操控器和从操控器，在本体系中，从设备实际需要考虑，ET1100作为从设备，而运用DSP芯片作为该接口的主设备。
图2 ET1100与DSP间SPI主从衔接示意图
该SPI衔接方法中，主操控器DSP芯片通过SPICLK信号为整个从站体系供给串行时钟，该时钟决议整个网络的数据发送和承受的传输速率，发送时，将数据从高位到低位顺次发送出来，并且，SPISTE引脚是SPI设备的使能引脚，当主设备DSP要发送数据到ET1100时，要将该信号置低，然后使从设备 ET1100使能，然后将数据从高位到低位顺次发送出来，发送完结后，要将该引脚从头置高。而从设备ET1100则处于从作业方法，当它接收到主操控器宣布的SPICLK信号的边际时，假如要发送数据，则将数据写入移位寄存器，依照接收到的SPICLK时钟频率移位发送出去，假如要承受数据，则等候 SPICLK信号，并依照相同的时钟将数据发送出去，当使能信号SPISTE信号为高时，则制止ET1100的移位串行寄存器，将串行通讯口的引脚置于高阻状况，然后使该设备处于非使能状况。
在本体系中的Ether CAT数据总线进步行数据的传输时，界说了自己的数据结构，该数据结构首要包含主站操控量和从站状况的反应，用于在主站和从站之间进行数据的传输。如表1所示：
表1 体系数据结构
体系通讯数据结构中，首要是固定的报文头部分，然后是每个Ether CAT从站上的DSP运动操控指令数据和状况数据。其间每个数据部分由十个字节构成，包含两个字节的数据模块头部分，两个字节的操控字/状况字部分，用来区别该部分是状况数据仍是指令数据，最终是六个字节的指令数据区或状况数据区。数据模块的结构如表2所示：
表2 数据模块结构
在以上数据模块结构中，每个数据模块头占用两个字节的空间，数据模块头中的内容包含运动操控卡的地址(4个位)，作业方法(3位)，握手位(1位)三个方面的信息。
3 依据DSP的伺服操控
运用DSP进行从站的伺服操控，首要从以下几个方面进行：
3.1硬件电路的规划
1)编码器反应信号的处理。编码器作为反应信号用来反应电机的运动状况，一般来说，编码器是直接输入到伺服驱动器的编码器输入端子中的，而伺服驱动器供给三对差分信号反应到操控端。这三对差分信号由于搅扰问题，呈现了许多的毛刺，直接输入时，可能对DSP体系形成许多的搅扰，因而，在此运用三个差分电路将这三对差分信号转化成单路的信号的方法。然后使DSP体系得到电机的作业状况。其间A与B是两路的正交编码脉冲，而Z信号作为电机回零位时的准确定位，用一个低电平脉冲完结。
2)数字量输入输出接口。从体系的可扩展性等各个方面考虑，该体系在DSP体系上规划八路的数字量输入输出。对数字量输入输出进行光电阻隔处理，并进行了数字滤波处理。该信号首要用于零点信号输入、限位信号输入、轴方向和脉冲信号的输出或许其他用户界说的操控端子，在很大程度上提高了体系的扩展性。
3)操控信号的输出。操控信号首要用来对驱动器进行操控，然后操控操控电机的转向和转速。电机的操控信号能够运用“脉冲+脉冲”方法，也能够运用“脉冲+ 方向”的方法，其间脉冲频率用来操控电机的转速，而方向则运用一个IO口完结，输出为高电平时，操控电机正转，当输出为低电平时，操控电机回转。并且，对该信号通过光电阻隔和施密特触发器整形后输出。
3.2 DSP软件部分规划
DSP程序首要是由一个定时器构成的，DSP主程序发动，首要完结一些初始化作业，对体系的首要参数进行必定的装备，然后，进入等候状况，等候Ether CAT总线上的指令。当接收到操控指令时，进入中止操控程序，在中止程序中完结运动操控功用，并将电机的状况数据反应到Ether CAT总线中，体系的主程序和中止程序如图3所示。
图3 DSP体系主程序和中止程序流程图
