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《MCX314运动控制芯片与数控系统设计》
MCX314运动控制芯片与数控系统设计
作者：叶佩青
译者：
开本：1/16
ISBN：781077218		 出版社：北京航空航天大学出版社
出版日期：2002-11-01
装帧：
书夫曼编号：504994
原价： 22 元
普通会员：20.57元 　一星会员：19.95元
二星会员：19.54元 　三星会员：19.13元
内容简介

''''MCX314是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片，性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠，可广泛应用于数控机床、机器人等领域的运动控制。  
芯片能与8位或16位数据总线接口，通过命令、数据和状态等寄存器实现4轴3联动的位置、速度、加速度等的运动控制和实时监控，实现直线、圆弧、位元3种模式的轨迹插补，输出脉冲频率达4  MHz。每轴都有伺服反馈输入端、4个输入点和8个输出点，能独立地设置为恒速、线性或S曲线加/减速控制方式，并有2个32位的逻辑、实际位置计数器和状态比较寄存器，实现位置的闭环控制。本书详细介绍了  MCX314的控制原理，它与MCS51、PC机ISA、PCI总线等的接口电路，用汇编和C语言实现的控制软件和相关技术，以及基于它设计的机床数控系统的软、硬件方法。本书内容详实，通俗易懂，书中所有电路和软件例程都通过测试。本书适于从事数控系统和运动控制开发的技术人员阅读。
''''

            随着微计算机.集成电路.传感器.功率电子等技术的迅速发展,  运动控制技术在工业.办公和家庭等自动化方面日益得到广泛应用,控制形式也由以机械提供动力驱动的简单启停控制,  发展到对其位置.速度.加速度.转矩等的精确控制,原先的"电机拖动"."电气传动"已经发展到"运动控制"的新阶段.                                    

  　　电机伺服驱动系统主要由伺服电机.功率放大器.位置和速度检测传感器.控制电路等构成.控制电路产生的弱电信号经过功率放大,  ?欧缁?,  并将位置.速度等信号反馈给控制电路实现闭环控制.驱动部分已经由分立器件.单元电路,  向专用智能功率驱动模块发展.运动控制部分目前主要通过单片机或计算机实现控制.这种传统的实现方法,  集成度低,  电路复杂,  软.硬件研制周期长,  产品一致性差,  严重影响系统的性能和可靠性.高集成度  MCX314运动控制专用芯片能实现4轴3联运动的位置.速度.加速度控制和直线.圆弧.位元3种模式的连续插补和位置环闭环控制,  其性能优良.接口简单.编程方便.工作可靠,  给运动控制带来极大方便.                                    

  　　数控机床既是高新技术产业不可缺少的基础装备,  又是传统产业更新换代的重要手段,  对解决复杂零件的加工制造,  提高产品加工效率和质量,  增强企业竞争能力意义重大.数控机床是装备国防.航空.航天等工业的核心,  被视为战略物资和战备性工业受到高度重视,而包括位置.速度.加速度.轨迹控制在内的运动控制又是数控技术的关键,  直接决定了工件加工的精度.光洁度和效率.  本书共8章：第1～3章介绍了  MCX314芯片的管脚定义.控制功能.电气和机械等相关技术参数,第4章阐述了命令.状态.输入.输出等控制寄存器的功能和操作,第5章解释了指令系统,  给出了加速度.减速度.速度.输出脉冲数/插补结束点等数据的设定,  介绍了当前逻辑和实际位置.速度.加/减速度等状态的读取和直线.圆弧.BP等插补命令的启动方法,第6～8章对  MCX314与PC-ISA.PC-PCI.MCS51.68000等的总线和CPU接口及位置控制.通用输入/输出.位置反馈等信号的接口进行了详细设计,  利用C和汇编语言设计了相应的软件驱动函数,  并分别设计了TR008型和TR003型机床控制系统,  探讨了数控系统的功能.结构以及软件.硬件设计的方法和技巧.                                    

  　　本书内容立足于工程应用,  附有大量的电路和软件例程,  并通过测试和试验,  已经用于科研和工程实践中,同时还基于  MCX314开发了与MCS51  CPU接口的仿真控制实验卡.与PC  ISA总线接口的运动控制实验卡,  可供读者在解决类似问题时参考和实验.其中大量工作是与课题组老师.研究生共同完成的,  如段广洪.王立平.张辉.尹文生.郑浩峻.李铁民.唐晓强等老师和胡波.赵海军.赵慎良.王慧等研究生.                                    

  　　日本NOVA电子公司为本书的编写提供了很多技术资料,  北京航空航天大学的何立民教授给本书提出了许多宝贵的意见,  在此一并表示诚挚的感谢.                                    

  　　由于编者水平有限,  书中错误和不妥之处,  恳请读者批评指正.                                    

  　　本书得到国家863先进制造与自动化技术领域,  机器人技术主题8634022001AA423260项目的支持.

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目录

第1章　概述                                    

  1.1  MCX314功能分析(1)                                    

  1.2  MCX314工作方式分析(4)                                    

  1.3  MCX314芯片管脚定义(5)                                    

                                      

  第2章　  MCX314功能和相关技术参数                                    

  2.1  脉冲输出命令(10)                                    

  2.1.1  定长脉冲输出驱动(10)                                    

  2.1.2  连续脉冲驱动输出(11)                                    

  2.2  速度曲线(12)                                    

  2.2.1  恒速驱动(12)                                    

  2.2.2  线性加/减速驱动(12)                                    

  2.2.3  S曲线方式加/减驱动(13)                                    

  2.2.4  脉冲宽度和速度的精度(17)                                    

  2.3  位置管理(18)                                    

  2.3.1  逻辑位置计数器和实际位置计数器(19)                                    

  2.3.2  比较寄存器和软件极限(software  limit)(19)                                    

  2.4  插补(20)                                    

  2.4.1  2轴或3轴的直线插补(20)                                    

  2.4.2  圆弧插补(22)                                    

  2.4.3  位模式插补(25)                                    

  2.4.4  恒定线速度(30)                                    

  2.4.5  连续插补(31)                                    

  2.4.6  插补的加/减速控制(34)                                    

  2.4.7  单步插补(36)                                    

  2.5  中断(37)                                    

  2.6  其他功能(39)                                    

  2.6.1  由外部脉冲进行驱动(39)                                    

  2.6.2  脉冲输出类型选择(40)                                    

  2.6.3  输入脉冲的类型选择(40)                                    

  2.6.4  硬件限位信号(41)                                    

  2.6.5  伺服电机驱动器接口(41)                                    

  2.6.6  紧急停止(41)                                    

  2.6.7  状态输出(41)                                    

  2.6.8  通用输出(42)                                    

                                      

  第3章　  MCX314芯片电气和机械特性                                    

  3.1  直流特性(43)                                    

  3.2  交流特性(44)                                    

  3.2.1  时钟信号(44)                                    

  3.2.2  读/写周期(45)                                    

  3.2.3  BUSYN信号(46)                                    

  3.2.4  SCLK/同步输出信号(46)                                    

  3.2.5  反馈输入脉冲(46)                                    

  3.2.6  通用输入/输出信号(47)                                    

  3.3  输入信号/输出信号的同步(48)                                    

  3.3.1  通电重置(48)                                    

  3.3.2  定长脉冲或连续驱动(48)                                    

  3.3.3  插补(49)                                    

  3.3.4  保持命令后开始驱动(49)                                    

  3.3.5  急停（立即停止）(49)                                    

  3.3.6  减速停止(50)                                    

  3.4  机械特性(50)                                    

  3.5  性能指标(51)                                    

  3.5.1  插补功能(51)                                    

  3.5.2  轴的共同说明(51)                                    

  3.5.3  编码器输入脉冲(52)                                    

  3.5.4  通用输出信号(52)                                    

                                      

  第4章　MCX314控制寄存器                                    

  4.1  16  位数据总线的寄存器地址映射(53)                                    

  4.2  8  位数据总线的寄存器地址映射(54)                                    

  4.3  命令寄存器：WR0(56)                                    

  4.4  模式寄存器1：WR1(56)                                    

  4.5  模式寄存器2：WR2(57)                                    

  4.6  模式寄存器3：WR3(59)                                    

  4.7  输出寄存器：WR4(60)                                    

  4.8  插补模式寄存器：WR5(60)                                    

  4.9  数据寄存器：WR6/WR7(62)                                    

  4.10  主状态寄存器：RR0(62)                                    

  4.11  状态寄存器1：RR1(63)                                    

  4.12  状态寄存器2：RR2(65)                                    

  4.13  状态寄存器3：RR3(65)                                    

  4.14  输入寄存器：RR4/RR5(66)                                    

  4.15  数据寄存器：RR6/RR7(67)                                    

                                      

  第5章　  MCX314指令系统解释与分析                                    

  5.1  写数据命令(70)                                    

  5.1.1  量程设定(70)                                    

  5.1.2  S曲线加速度变化率设定(70)                                    

  5.1.3  加速度设定(71)                                    

  5.1.4  减速度设定(71)                                    

  5.1.5  初始速度设定(72)                                    

  5.1.6  驱动速度设定(72)                                    

  5.1.7  输出脉冲数/插补结束点命令(72)                                    

  5.1.8  手动减速点设定(73)                                    

  5.1.9  圆心设定(73)                                    

  5.1.10  逻辑位置计数器设定(73)                                    

  5.1.11  实际位置计数器设定(73)                                    

  5.1.12  COMP+寄存器设定(74)                                    

  5.1.13  COMP-寄存器设定(74)                                    

  5.1.14  加速度计数器进位设定(74)                                    

  5.1.15  NOP(用作轴切换)(74)                                    

  5.2  读取数据命令(75)                                    

  5.2.1  读取逻辑位置计数器的值(75)                                    

  5.22  读取实际位置计数器的值(75)                                    

  5.2.3  读取当前驱动速度(75)                                    

  5.2.4  读取当前加/减速度(76)                                    

  5.3  驱动命令(76)                                    

  5.3.1  正方向定长脉冲驱动(76)                                    

  5.3.2  负方向定长脉冲驱动(76)                                    

  5.3.3  正方向连续驱动(77)                                    

  5.3.4  负方向连续驱动(77)                                    

  5.3.5  暂停(77)                                    

  5.3.6  暂停禁止和开始运行/清除停止状态(78)                                    

  5.3.7  减速至停止(78)                                    

  5.3.8  快速停止（即停）(78)                                    

  5.4  插补命令(78)                                    

  5.4.1  2轴直线插补(79)                                    

  5.4.2  3轴直线插补(79)                                    

  5.4.3  顺时针圆弧插补(79)                                    

  5.4.4  逆时针圆弧插补(79)                                    

  5.4.5  2轴离散点（BP）插补(80)                                    

  5.4.6  3轴离散点（BP）插补(80)                                    

  5.4.7  启动BP寄存器(80)                                    

  5.4.8  禁止BP寄存器(81)                                    

  5.4.9  把数据从BP寄存器压入BP堆栈(81)                                    

  5.4.10  清除BP数据(81)                                    

  5.4.11  单步插补(81)                                    

  5.4.12  允许减速模式(81)                                    

  5.4.11  禁止减速模式(82)                                    

  5.4.14  清除插补中断(82)                                    

                                      

  第6章　硬件接口设计例程                                    

  6.1  MCX314与PC-ISA  BUS的接口设计(83)                                    

  6.1.1  ISA总线信号描述及其功能模块接口(84)                                    

  6.1.2  输入/输出口基地址设置和读/写寄存器(85)                                    

  6.1.3输入/输出接口(88)                                    

  6.1.4PCISA中断设置(90)                                    

  6.1.5输入/输出信号的时序(90)                                    

  6.2  MCX314与PC-PCI  BUS的接口设计(93)                                    

  6.2.1  PCPCI  BUS概述(93)                                    

  6.2.2  基于PCI总线的接口电路设计与编程(95)                                    

  6.3  MCX314与MCS51  CPU的接口设计(101)                                    

  6.4  MCX314与Z80  CPU的接口设计(103)                                    

  6.5  MCX314与68000  CPU的接口设计(104)                                    

  6.6  信号驱动接口(105)                                    

  6.7  驱动脉冲输出类型与接口(105)                                    

  6.7.1  输出脉冲定义(nP+P.nP+N.nP-P.nP-N)                                    

  6.7.2  伺服驱动器的通用输入(nINPOS.nALARM)                                    

  6.7.3  外部脉冲控制输入(nEXOP+.nEXOP-)(106)                                    

  6.8  与限位开关或者传感器通用信号接口(107)                                    

  6.8.1  通用输出(nOUT7～nOUT4)(107)                                    

  6.8.2  超程限位开关输入(nLMT+.nLMT-)(108)                                    

  6.8.3  减速停止/立即停止开关输入(nIN1.nIN2.nIN3)(108)                                    

  6.8.4  急停输入(EMG)(108)                                    

  6.9  编码器信号的接口(109)                                    

                                      

  第7章　软件接口设计例程                                    

  7.1  C语言接口设计(110)                                    

  7.1.1  初始化设置函数(110)                                    

  7.1.2  加/减速规律设置函数(126)                                    

  7.1.3  直线插补驱动函数(137)                                    

  7.1.4  圆弧插补驱动函数(143)                                    

  7.1.5  位插补驱动函数(146)                                    

  7.1.6  反馈位置信号的输入函数(157)                                    

  7.1.7  输入信号的输入函数(159)                                    

  7.1.8  输出信号的驱动函数(160)                                    

  7.1.9  中断信号驱动函数(163)                                    

  7.2  MCS51  CPU的汇编语言接口设计(164)                                    

  7.2.1  功能实现方式(165)                                    

  7.2.2  MCS51与  MCX314接口函数例程(169)                                    

                                      

  第8章　基于  MCX314的数控系统设计                                    

  8.1  TR008数控系统的主要功能组织与结构(176)                                    

  8.2  TR008数控系统硬件设计(178)                                    

  8.3  TR008数控系统软件设计(179)                                    

  8.3.1  软件基础(179)                                    

  8.3.2  直线插补(179)                                    

  8.3.3  圆弧插补(183)                                    

  8.3.4  螺纹插补(185)                                    

  8.3.5  位模式插补(186)                                    

  8.3.6  输入/输出(188)                                    

  8.3.7  其他功能(189)                                    

                                      

  附录                                    

  附录1　  MCX314的MCS51平台仿真开发套件(190)                                    

  附录2　  MCX314的PC平台仿真开发套件(191)                                    

                                      

  参考文献


MCX314运动控制芯片与数控系统设计-相关图书
·MSP430系列单片机C语言程序设计与开发
·单片机外围器件实用手册输出通道器件分册
·PC机与单片机&DSP数据通信技术选编(1)
·数据库系统基础教程
·Verilog-HDL实践与应用系统设计1CD
·PC机与单片机&DSP数据通信技术选编(2)
·单片机教程习题与解答
·FPGA/VHDL 快速工程实践入门与提高
·增强型80C51单片机速成与实战
·单片机与CPLD综合应用技术
·模拟电子技术基础学习指导与提高
·机器人的创意设计与实践
·LPC900系列Flash单片机应用技术（上册）
·PIC系列单片机开发应用实战1CD
·现场总线技术应用选编2
·嵌入式系统的实时概念
·DSP集成开发环境CCS开发指南
·嵌入式语音技术及凌阳16位单片机应用
·传感器原理及应用
·51系列单片机系统设计与应用技巧
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