MCT4轴运控控制卡硬件手册

MCT8000/8100/8200 系列运动控制器硬件使用手册 中国运动控制先驱2001 深圳市摩信科技有限公司MCT8000/8100/8200系列运动控制器硬件使用手册版本 1.00深圳市摩信科技有限公司摩信公司已经停止营业，若有相关产品问题的咨询，请电话0755-，找白先生咨询。深圳市摩信科技有限公司深圳市福田区深南路竹子林公路主枢纽管理控制中心1806室邮编：电话：（0755） 传真：（0755）网址：版权声明深圳市摩信科技有限公司保留所有权力深圳市摩信科技有限公司（以下简称摩信科技）保留在不事先通知的情况下，修改本手册中的产品和产品规格书的权力。摩信科技不承担由于使用本手册或本产品不当，所造成直接的、间接的、特殊的、附带的或必然的损失或责任。摩信科技具有对本产品的专利权、版权和其它知识产权。未经授权，不得直接或者间接的制造、加工使用本产品及其相关部分。 目录如何使用本手册本使用手册提供了正确使用MCT8000系列运动控制器的信息。另一本手册，MCT8000/8100/8200系列运动控制器：软件使用手册说明了使用这些控制器所要用到的命令和函数。您的运动控制器设计上可用于所有的电机控制系统，如直流伺服、交流伺服和步进电机控制系统。为满足您的应用要求，必须设定和配置适当的软件环境。请参照MCT8000/8100/8200系列运动控制器：软件使用手册了解详细情况。警告：运动中的机器有危险！使用者有责任在机器中设计有效的出错处理和安全保护机制，摩信科技没有义务或责任对此造成的附带或必然的损失负责。目录第一章 绪论 .(1)1.1 概述 .(2)1.2 电机类型简介 .(2)1.2.1 输入信号为+/-10V的标准伺服电机.(2)1.2.2 输入信号为正弦波形无刷伺服电机.(2) 1.2.3 输入信号脉冲和方向信号的步进电机 .(2)1.3 系统组成(3)1.3.1 电机.(3)1.3.2 放大器.(3) 1.3.3 编码器 .(4)1.4 系统结构简介.(5)1.5 应用.(6)第二章 MCT8000/8100/8200控制器的安装.(7)2.1 安装前注意事项 .(7)2.2 主机配置要求.(7)2.3 MCT8000控制器的设置.(8)2.4 安装MCT8000控制器.(10)2.5 运行自检测程序.(10)第三章 主机接口.(11)第四章 数字信号处理芯片TMS320C31.(12)4.1 DSP 内存映射.(13)4.2 片外内存 .(14)4.3 串行接口.(15)4.4 DSP 外部中断.(15)第五章 输入/输出子系统.(16)5.1 模数转换.(16)5.2 数模转换.(16)5.3 数字I/O.(16)5.4 编码器接口.(16)第六章 JTAG接口.(17)第七章 接线端子分布.(18)第八章 MCT8000控制器技术参数.(21)第九章 故障诊断. (22)9.1 概述.(22)9.2 安装.(22)9.3 通讯.(22)9.4 可靠性.(22)产品质量保证书.(23)附录1 MCT8000-I/O接口板.(24)附录2 应用实例. (28)索引第一章 绪 论1.1 概述MCT8000/8100/8200系列控制器可以通过ISA/PCI总线或USB接口直接与PC机相连接，不同型号的控制器连接方式不同。其中，MCT8000系列的接口为ISA总线，MCT8100系列为PCI总线，而MCT8200是USB接口。由于采用了最新的DSP和FPGA技术，这些控制器都具有高速通信功能、高频率的编码器计数功能和低电磁辐射等特点。经过特殊的设计，所有的MCT8000/8100/8200控制器都能基于主机运行或者不基于主机独立运行。借助于MCT8000的软件包，控制器可以独立运行或通过互联网运行。详细情况，可参考另一本用户手册MCT8000/8100/8200系列运动控制器：软件使用手册。 MCT8000/8100/8200系列控制器提供两个双端口RAM通信通道，一个通道用于发送和接受命令，另一个通道用于主机与控制器之间的数据传递。实现了在程序运行过程中，读取控制器的运行状态参数。控制器可实现高速伺服控制，其编码器计数频率高达17MHz，步进电机的最高脉冲频率为3MHz，每轴的伺服刷新周期为10s。控制器上有2M的闪存（FLASH）用于非易失存储，可保存应用程序、系统参数、数组和底层软件。新版本的底层软件可以在不拔出运动控制器的情况下，方便地通过主机进行在线升级。另外，也可以选择将底层软件保存在1M的可擦写只读存储器（EPROM）中。MCT8000/8100/8200可将多至八轴的控制器集成在一个ISA卡上。其中MCT8000/2、MCT8000/4二至四轴控制器集成在一块7.6 x 3.9卡上；MCT8000/6、MCT8000六至八轴控制器集成在一块8.7 x 3.9卡上。即将推出的MCT3200控制器，32轴集成在一个ISA/PCI卡上。需要了解详情，请向MCT顾客服务中心咨询。MCT8000/8100/8200控制器可解决复杂的运动控制问题，如点动、点到点定位、矢量定位、电子齿轮、多轴联动和轮廓控制。控制器的自动加减速功能消除了运动冲击，从而实现平滑的运动轨迹。为平稳地跟踪复杂轨迹，MCT8000/8100/8200实现了无限制直线和圆弧段的连续矢量进给。控制器具有多轴的电子齿轮功能和主从运动功能。为与外部事件同步，MCT8000/8100/8200提供了24个可编程的数字输入，8个数字输出和8个用于模拟传感器、压力变送器等模拟信号输入的通道。MCT8000控制器还提供了特制的光电隔离输入，可用于限位开关、运动取消、系统归零和其它信号的中断输入。控制器附带的软件包，提供了JAVA环境下功能强大的应用程序操作界面，可实现PID参数自动调节，在PC机的屏幕上显示运动轨迹，编译G指令程序等功能。驱动程序可用于Windows 95/98/NT操作系统。1.2 电机类型简介MCT8000/8100/8200 可控制下述类型的电机：1. 输入信号为+/- 10 伏的标准伺服电机(直流或交流)，2. 输入信号为脉冲和方向信号的标准伺服电机(直流或交流)，3. 输入信号为正弦波换向信号的无刷伺服电机，4. 输入信号为脉冲和方向信号的步进电机，5. 其它驱动装置，如液压阀 请咨询MCT了解详情。用户可通过编程使每个轴控制不同类型的电机，具有极大的灵活性。.1.2.1 输入信号为 +/- 10 V的标准伺服电机 MCT8000/8100/8200 采用了12位的数模转换器、带速度和加速度前馈的复杂PID算法、并附加了极性滤波器和积分极限限制，具有很高的控制精度。在出厂前控制器已设置为标准伺服电机控制，这种设置，控制器向伺服放大器提供 +/-10V的模拟信号。1.2.2 输入信号为正弦波换向信号的无刷伺服电机 标准伺服电机与无刷伺服电机的主要区别是无刷直流电机需要正弦波换向信号。许多放大器，可产生无刷伺服电机所需的正弦波换向信号。在这种情况下，无刷伺服电机的控制方法与标准伺服电机一样。 1.2.3 输入信号为脉冲和方向信号的步进电机 MCT8000/8100/8200可控制步进电机。这种模式，控制器向放大器提供两个信号：脉冲和方向。控制器对步进电机的控制是开环控制，不需要接编码器。附录1叙述了步进电机的正确接线方法和步骤。1.3 系统组成 如图1.1 所示，MCT8000/8100/8200是运动控制系统的重要组成部分，运动控制系统另外还包括放大器、编码器和电机。在下面的章节，将对这些组件的功能作简要的描述。本手册附录中的几个应用实例，可帮助你进一步理解这些组件。图 1.1 典型运动控制系统的组成1.3.1 电机电机是将电流转换为产生运动的扭矩。每轴需要一个与负载匹配的电机，能以所需的速度和加速度驱动负载。MCT的工程师可帮助你对电机选型。如果你需要这方面的技术支持，请与MCT顾客服务中心联系（电话：0755-）。电机的类型可以是步进或伺服电机，可以是有刷或无刷，旋转或直线电机。对于步进电机，控制方式可以是整步、半步或细分驱动。当用步进电机时，不需要接编码器。1.3.2 放大器对于每根轴，功率放大器将运动控制器输出的+/-10V信号转换为可驱动电机的电流。对于步进电机，放大器将脉冲和方向信号转换为驱动电流。放大器应该与电机所需功率正确匹配。对于无刷电机，还要求放大器提供电子换向。放大器可以是线性的或脉宽调制式的。放大器可设定为采用或不采用测速计。对于电流放大器，放大器的增益应设定为在10V电压对应产生最大的电流。例如，如果电机的峰值电流为10A，放大器的增益应为1A/V。对于速度模式的放大器，10V电压对应电机的最大运行速度。1.3.3 编码器编码器将运动转换为电子脉冲信号反馈给运动控制器。MCT8000/8100/8200控制器可接受线性或旋转编码器的反馈信号。典型的编码器提供CHA和CHB两通道的四倍频脉冲，这种编码器叫四倍频编码器。四倍频编码器工作方可为单端（CHA和CHB）模式和差分模式（CHA、CHA-、CHB、CHB-）。控制器将编码脉冲信号解码为四倍频或对脉冲数乘四。编码器还可以有第三个通道，用于同步信号。对于编码器的线密度没有限制，但是控制器的输入频率不能超过4,250,000个编码器整脉冲/秒(17,000,000个四倍频脉冲/秒)。例如，如果编码器的线密度为每英寸10000个脉冲数，最大的速率为425英寸/秒或者648米/分。如果需要更高的计数频率，请与MCT顾客服务中心联系。编码器脉冲的标准电平是TTL（0到5伏）。MCT8000/8100/8200的每轴都可接受模拟反馈信号，而不用编码器。MCT可为顾客定制分解器和绝对式编码器的接口和指令集。如你的系统有这种需求，请与MCT的应用工程师联系。1.4 系统结构简介MCT8000/8100/8200主板的微处理器是采用德州仪器公司生产的32位浮点式数字信号处理器TMS320C31。它有128K字可实现零等待指令操作的高速内存。一些外围子系统支持多种数字信号处理任务。图1.2所示为MCT8000 /8100/8200主板的结构框图。图1.2 系统结构框图TMS320C31支持16M的32位字节寻址范围，寻址空间包括了程序、数据和I/O口。所有的片外存储器和I/O口，都可以在DSP运行时由主机直接访问，这样可简化系统设置，实现在线监控。MCT8000/8100/8200硬件的柔性设计，可做到最小的程序开销，因为许多通常用软件实现的功能是用硬件实现。MCT8000和MCT8100的主机接口有一个高速的双端口RAM，可由DSP或主机访问。对于MCT8200，板上提供的万能串行接口（USB）可实现主机和DSP之间灵活有效的通信。MCT8200的USB接口可随时插入主机，在主机运行时也不例外。经过特殊的设计，所有的MCT8000/8100/8200都可独立运行或插入主机运行。借助MCT8000的软件包，系统可以以独立模式或网际模式运行。要了解详细情况，请参考另一本说明书MCT8000/8100/8200系列运动控制器：软件使用手册。1.5 应用 MCT8000/8100/8200系列运动控制器是特殊设计的高速多变量实时数字控制器，可应用的场合有： 机电一体化位置控制系统 电气驱动系统 噪声和振动控制 演示系统，如倒立摆 液压伺服系统 机器人 数控机床 直流和交流伺服电机 直线电机 三相异步电机 定位系统和步进电机 主动振动控制另外，还可用于一般的数字信号处理和相关任务。与MCT8000的软件包一起，你可以很容易建立网络监控系统，实现远程检测，监视和在线控制。第二章 MCT8000/8100/8200控制器的安装2.1 安装前注意事项 MCT8000/8100/8200控制板上有许多静电敏感器件（ESD）。在打开MCT8000控制板的包装前，必须小心避免任何可能的高压静电。将你本身和其它与控制板接触的物料正确接地，以释放静电。在保存和拿放控制板时应放在导电泡沫上或保护袋中。不要用手接触控制板的金属端子。在电源通电的情况下，不要断开或连接任何装置。在插入或拔出MCT8000/8100/8200控制板时，先断开主机电源。2.2 主机配置要求MCT8000/8100/8200控制板可用于任何IBM-PC/AT个人计算机或兼容机。对于MCT8000要占用一个工业标准结构（ISA）总线插槽，MCT8100要占用一个周边设备互连（PCI）总线插槽，而MCT8200只需占用一个USB接口。为正确使用MCT8000 /8100/8200，主机配置需满足下列要求：主机电源可驱动一个额外的1.2Amp、5V的负载和一个100mA、+/-12V的负载。位于1K主机I/O空间中连续16个未用的I/O端口。 如果你不能确认你的计算机是否满足这些要求，请参考你的计算机技术参考手册或咨询你的计算机销售商。如果还有疑问，在使用前请咨询MCT顾客服务中心。2.3 MCT8000控制器的设置在板上设置和选择MCT8000控制板的基地址后，控制板必须插入主机可用的ISA插槽中。设置地址的首要步骤是用控制板上的4位选择开关K3选择适当的基地址。表2.1表示了此四位开关不同设定对应的内存地址。如图2.1所示,出厂前的默认地址是0x300。你必须选择主机上当前可用的I/O口地址作为控制板的基地址。如果系统不能启动或你的应用程序不能用MCT程序下载器下载，只要按表2.1选择新的地址再试。这些地址可以用手改变，而不用重新启动你的计算机。接着，需要通过开关K2设置DSP的外部中断线到，以选择系统的引导装载器。出于技术上的考虑，这个开关必须设置为图2.2所示状态，即第2位为ON，其余为OFF。在继续有关安装前，请将你的设置结果记录在表2.2中，以备将来参考。表2.1 I/O口基地址选择K3-bit4K3-bit3K3-bit2K3-bit1被选基地址备注ONONONON0x200ONONONOFF0x220ONONOFFON0x240ONONOFFOFF0x260ONOFFONON0x280ONOFFONOFF0x2a0ONOFFOFFON0x2c0ONOFFOFFOFF0x2e0OFFONONON0x300出厂前默认设置OFFONONOFF0x320OFFONOFFON0x340OFFONOFFOFF0x360OFFOFFONON0x380OFFOFFONOFF0x3a0OFFOFFOFFON0x3c0OFFOFFOFFOFF0x3e0 MCT8000/8100/8200控制器的安装图2.1 主机基地址设置开关K3图2.2 系统引导装载器选择开关K2表 2.2开关K2和K3的设置记录K2-bit4K2-bit3K2-bit2K2-bit1K3-bit4K3_bit3K3-bit2K3-bit1OFFOFFONOFF你的选择你的选择你的选择你的选择2.3 MCT8000控制器的设置92.4 插入MCT8000控制板在正确设定I/O口的基地址和DSP的中断线后，MCT8000就可以使用了。要安装控制板，先关闭主机电源并打开机箱，然后插入MCT8000。确认控制板的I/O端子和插槽对好后，用力将MCT8000控制板压下。用螺丝锁紧档片，并盖上机箱。打开主机后，应该可以正常启动。如果主机不能正常启动，立刻关闭电源，检查I/O口的基地址和中断线的选择后，开机再试。如果MCT8000控制板安装正确，主机在更换新I/O基地址后还是不能启动，请检查主机的配置是否符合要求（参见2.2节）。如果系统还不正常工作，请咨询MCT的工程师。当MCT8000已插入计算机，并且计算机可以正常启动，你可以运行MCT8000软件包中的自检测程序。如需要更多的信息，请参考另一本用户手册MCT8000/8100/8200系列运动控制器：软件使用手册。2.5 运行自检测程序 在运行你自己的MCT8000/8100/8200程序前，我们强烈建议你运行MCT8000软件包中的自检测程序。这个程序可让你看到系统如何工作。程序运行完毕后将有一个系统自检测报告，让你知道系统工作是否正常。如需要更多的信息，请参考另一本说明书MCT8000/8100/8200系列运动控制器：软件使用手册。第三章 主机接口MCT8000与主机的接口是16个16位的端口，这个I/O口可用于控制板的设置、程序的下载和运行中的数据传递。总线检测控制器的设置和数据的传递也是通过这个I/O口实现。为使DSP和主机的运行同步，设计了两个双端口RAM，用于主机对DSP产生中断或DSP对主机产生中断。主机和MCT8000的I/O接口是一段16个连续的16位端口。控制板上的选择开关，可在PC/AT主机中可用的1K I/O地址范围内，选择合适的基地址。详细情况请参照2.3节。注意，只有可用的I/O地址能用于主机接口。表3.1所示为典型的I/O口地址分配，可供参考。表 3.1 PC/AT I/O的地址分配 地址分配0x2000x20f游戏控制卡0x2100x21f保留0x2200x2f7保留0x2f80x2ff串行适配卡20x3000x31f原型卡0x3200x32f保留0x3300x36f保留0x3700x37f并行适配卡10x3800x38f同步通信适配卡20x3900x39f保留0x3a00x3af同步通信适配卡10x3b00x3bf单色显示或打印机控制卡0x3c00x3cf彩色EGA/ VGA适配卡0x3d00x3df彩色CGA适配卡0x3e00x3ef保留0x3f00x3f7硬盘驱动0x3f80x3ff串行适配卡1MCT8000的软件包，还包括了一系列可用于主机与DSP之间通信的动态连接函数。第四章 数字信号处理芯片TMS320C31TMS320C31是德州仪器公司第三代浮点VLSI数字信号处理芯片TMS320家族中的一员。它可以在单指令周期内，并行执行定点或浮点的加法和乘法。TMS320C31支持多种大容量地址的寻址方式，可用高级语言开发应用程序。TM320C31的主要特点有：50ns的单指令执行周期；与TMS320C30兼容的目标代码；两个1K32bit的双端口片上RAM；6432bit的指令和数据字，24位地址；32位指令和数据字，24位地址；40/32位的移位器；8个40位的累加器；两个独立的地址算术单元；2个和3个操作数指令；串行口；并行的DMA和CPU操作的DMA控制；四个外部中断；两个32位的定时器。本节只涉及与理解MCT8000结构和操作有关的TMS320C31技术特点。如想进一步了解TMS320C31，可参考德州仪器公司的第三代TMS320C3x用户手册。MCT8000/8100/8200用TMS320C31的总线仲裁方式，使所有的DSP片外存储器可由主机访问，允许在DSP没有运行监控程序的情况下，高速下载应用程序。DSP的高速串行口可将几片微处理器连接组成松散结构的多处理器系统。TMS320C31可支持四个外部用户中断输入（INT0 到 INT3）。INT1用于系统引导装载器，INT2用于模数转换器，INT0和INT3通过缓冲连接到I/O接口端子上供使用。TMS320C31的总线准备就绪信号（RDY）用于适应板上各种外围器件的定时。TMS320C31的总线控制寄存器可编程为2个等待状态指令和外部准备就绪的产生。MCT8000将向外部内存产生一个正确的准备就绪信号。访问片外器件需要两个等待状态指令。 4.1 DSP内存映射TMS320C31支持32位字节16M的线性寻址空间。在地址60000H，MCT8000有128K字节的零等待SRAM，而片外的外围器件的地址映射在H-H。图4.1所示为TM320C31的内存地址映射。作为选择，在地址80000H处MCT8000保留了512K字节可用于片外内存的零等待空间，可满足顾客的额外需求。在下订单之前，请向MCT顾客服务中心咨询。图4.1 TMS320C31 的内存映射板上外围器件的功能在接下来的章节中有详细说明。4.2 片外内存 TMS320C31提供两种不同的操作模式：微处理器模式和微计算机模式。微计算机模式在最终应用中的外围硬件需求最小。MCT8000采用微处理器模式，以使主机可以完全控制内存。用户可以任何时候下载、监控或改变程序，在DSP运行时也不例外。MCT8000的内存速度足以支持，DSP在满时钟频率40MHz的条件下零等待地执行指令。总线的基准时间是由TMS320C31的主总线控制寄存器（PBCR）控制。PBCR的内存映射地址是H（参考TMS320C31用户手册）。当TMS320C31被复位，所选择的是最慢的总线时钟。为使MCT8000全速运行，必须在应用程序中对总线时钟重新编程。PBCR不同区域应按如下所述编程：BNKCMP 存储体比较域允许在超越内存存储体边界时，自动插入等待状态。如果内存需要几个周期才能打开，必须这样设定。MCT8000中的内存不需要插入等待状态，所以将BNKCMP设定为全零（00000B）。WTCNT 等待状态计数域定义了选择产生软件等待状态时的等待状态数。对于MCT8000在访问板上外围器件时，WTCNT设为两个等待状态。外部的准备信号，用于执行零等待状态访问板上内存。SWW SWW域决定如何产生内存准备就绪信号。MCT8000有一个硬件准备就绪信号产生器，每次以零待状态激活DSP的RDY输入信号。外围器件访问准备就绪信号，是由片内等待状态计数器（WTCNT）产生。SWW域必须有10B逻辑域，用于选择RDY输入和软件准备就绪产生。HIZ 设定HIZ位是强制TMS320C31进入“悬挂”状态，这样可以释放外部总线。当要使用外部总线时，访问MCT8000控制器的总线自动产生外部“悬挂”请求，所以HIZ应当编程为零。NOHOLD 在请求外部“悬挂”时，NOHOLD位控制总线是否释放。如果NOHOLD置位，主机将在访问内存时进入死循环，所以NOHOLD应该总是为零。在TMS320C31复位后，其取指令的高速缓存器被关闭。为激活这个高速缓存器，DSP状态寄存器的高速缓存器使能位（CE）必须置位而冻结位（CF）必须清零。当高速缓存器被激活，在DSP运行时，主机不能修改DSP的程序。因为主机无法预先知道，TMS320C31将取修改后的程序代码，还是执行驻留在高速缓存器中未修改的程序代码。TMS320C31的高速缓存器只用于取指令的同时，数据传送绕过高速缓存器。这样，在程序运行中主机访问DSP数据时，允许保持高速缓存器有效。只有正确地对高速缓存器控制位和主总线控制寄存器PBCR编程，才能使MCT8000全速运行。4.3 串行接口 TMS320C31的串行口可与其它装置通信，如ADC或另外的DSP。对串行口的操作是由TMS320C31的几个寄存器和模式位控制，模式位可编程为的8到32位字长的同步或异步操作模式。数据的传送和接收是由内部可编程时钟或外部时钟源决定。在多处理器应用场合，串行口可产生中断以实现事件驱动通信协议。要进一步了解中断系统请参照TMS320C3x用户手册。4.4 DSP外部中断表 4.1.1 表示了DSP相关的中断线中断源中断线外部中断输入INT0系统启动装载INT1ADC芯片INT2外部中断输入INT3表 4.1.1 DSP相关的中断源中断源将各自的DSPINT标志字设置在IOCTL寄存器中，并激活DSP的中断线。如果TMS320C31的中断使能寄存器（IE）对中断使能，并且全局中断使能位（GIE）设定在DSP的状态寄存器，DSP将对中断响应，调用相应地址的中断矢量。在中断被响应后，DSP必须将对IOCTL的DSPEOIx位置位，并对DSPINTx标志字复位，并释放相应的中断控制线。然后，在DSP的中断标志字寄存器（IF）各中断标志字必须清除。要进一步了解中断系统请参照TMS320C3x的用户手册。第五章 输入/输出子系统为做到最大的柔性，MCT8000运动控制器设计了几组数字和模拟的输入/输出子系统。这些子系统包括8通道模拟输入的ADC，8通道模拟输出DAC，32位可编程数字I/O口和8通道的四倍频增量式编码器输入口。5.1 数模转换MCT控制板有8个ADC输入通道。所有的ADC有单端的双极+/-10伏的输入范围。所有的回路都与系统地线连接。为避免形成地线回路，信号回路应采用分开的地线并且地线与地线之间相互隔离。系统具有自动的偏移量校准功能，以消除模拟前放电路和AD转换电路的信号偏移误差。要完成此功能，请参照另一本手册MCT8000/8100/8200运动控制器：软件手册。所有的ADC可与模拟传感器连接，用于监视目标系统运行状态或接受闭环控制系统的数据。5.2 模数转换MCT8000有两个输出范围可编程的四芯12位DAC。DAC有单端的双极+/-10伏的输出范围。为避免形成地线回路，与执行器件连接的信号回路应采用分开的地线，并且执行器件的地线与地线之间相互隔离。所有的DAC都可以向目标系统输出控制信号，并且这些DAC总是与相应的编码器接口或ADC组成闭环控制系统。5.3 数字I/O口MCT8000控制器有32位可编程的数字I/O口。这些I/O口，当指定为输出，可产生PWM脉冲和中断信号。当指定为输入，这些I/O口可提供中断信号。在这32位I/O口中，在MCT8000-I/O接口板上16位是光电隔离端子，这样使控制器更安全、可靠。5.4 编码器接口MCT8000有8个增量式编码器接口，可支持普遍用于位置控制的光电增量式编码器。每一个接口包括输入脉冲的接收端子，消除相线上尖峰的数字噪声滤波器，将传感器相位信息转换为累加或递减的计数脉冲四倍频解码器，一个可保持当前位置信息的24位的计数器和24位输出锁存器。最小的编码器状态宽度（例如，）是60ns，所以最大计数频率为17MHz。小于20ns的噪声脉冲将被数字滤波器滤除。在上电后，位置计数器中的任意数据必须与所连接设备的绝对位置同步。这是通过移动相关传感器直到遇到指示脉冲来完成。本系统有自动初始化程序处理这个任务。要进一步了解，请参照另一本手册MCT8000/8100/8200运动控制器：软件手册。5伏的传感器输出电压可通过MCT8000-I/O接口板与主机的5伏电源相连。第六章 JTAG 接口 TMS320C31带有符合IEEE1149.1的标准JTAG仿真端口，这个仿真端口可用于硬件测试、在线仿真和软件除错。MCT8000包括一个可与德州仪器公司XDS510仿真器连接的仿真头。要作进一步了解，请参考德州仪器公司的技术手册“TMS320C3x General Purpose Applications”。另外请注意，XDS510仿真器的原配插头是12脚的模块式端口扫描（MPSD）插头。一些第三方制造商还制造配14脚的插头，其中的13脚和14脚接地。MCT8000用的是14脚而不是12脚的插头。图6.1为具体的接线。图6.1 仿真器与TMS320C31的连接第七章 接线端子的分布 图7.1所示为MCT8000控制板的接线端子分布。板上有J1到J3三个接线端子，其中J3是JTAG接口。J1和J2用于目标系统，这两个接线端子可直接与MCT8000接口板连接，或者你自己开发相应的接口板。请参照附录I作进一步了解。 图7.1 MCT8000控制板接线端子分布图 如图7.2和图7.3所示， J1是一个68脚的高密度SUB-D输入/输出端子，而J2是一个50脚的高密度SUB-D输入/输出端子。表7.1和表7.2表示了它们的引脚代表的信号。表7.3对这些引脚功能作了进一步说明。图 7.2 接线端子J1放大图图 7.3 接线端子J2放大图 接线端子的分布表 7.1 接线端子J1引脚功能引脚信号引脚信号引脚信号引脚信号 1+12V18A535ADC252GND2GND19B436ADC353DIO03+5V20B537ADC454DIO14GND21C438ADC555DIO25A022C539ADC656DIO36A123A640ADC757DIO47B024A741AGND58DIO58B125B642AGND59DIO69C026B743DAC060DIO710C127C644DAC161+12V11A228C745DAC262+12V12A329+5v46DAC363+5V13B230GND47DAC464+5V14B331+12V48DAC565GND15C232GND49DAC666GND16C333ADC050DAC767-5V17A434ADC151-12V68GND表7.2 接线端子J2引脚功能引脚信号引脚 信号引脚信号 引脚信号 1-12V14DIO1727DIO3039GND2GND15DIO1828DIO3140FSX03GND16DIO1929+5V41NC*4GND17DIO2030GND42CLKX05DIO818DIO2131+5V43NC6DIO919DIO2232DR044GND7DIO1020DIO2333TCLK045NC8DIO1121DIO2434FSR046GND9DIO1222DIO2535TCLK147NC10DIO1323DIO2636CLKR048INT011DIO1424DIO2737DSP RESET49NC12DIO1525DIO2838DX050INT313DIO1626DIO29* NC = 没有连接信号表7.3接线端子J1 and J2的引脚定义名 称功 能ADC 0 7通道0-7模拟输入DAC 0 7通道0-7模拟输出A0-7通道0-7四倍频编码器脉冲输入B0-7通道0-7四倍频编码器脉冲输入C0-7通道0-7四倍频编码器同步脉冲输入DIO0-31可编程数字I/O口AGND模拟地DGND数字地DR0数据接收。串行口通过DR0接受串行数据TCLK0定时时钟0。作为输入，TCLK0被定时器0用作外部脉冲计数；作为输出，TCLK0输出定时器0产生的脉冲。.FSR0数据接收帧同步脉冲。FSR0脉冲通过DR0对数据接收过程初始化。TCLK1定时时钟1。作为输入，TCLK1被定时器1用作外部脉冲计数；作为输出TCLK1输出定时器1产生的脉冲。.CLKR0串行口0数据接收时钟。CLKR0是串行口0接收数据的转换时钟。DSP RESET复位。 当DSP RESET为逻辑低电平，设备处于复位状态。当DSP RESET变为逻辑高电平，程序从复位矢量指定的地址开始运行。DX0数据输出。串行口0通过DX0输出串行数据。FSX0数据输出帧同步脉冲。FSX0脉冲用DX0对数据输出过程初始化。CLKX0串行口0数据输出时钟。CLKX0是串行口0输出数据的转换时钟。INT0外部中断INT3外部中断7.0接线端子的分布23第八章 MCT8000控制器技术规格书处理器德州仪器公司的32位浮点数字信号处理器TMS320C31。40MHz的时钟频率和50ns的指令周期两个32位的片上定时/计数器片上8M波特率的串行连接片上DMA.4个外部中断线内存128K32-bit零等待内存另外的512K32-bit内存可选2K32-bit片上内存8通道12位ADC10V输入范围1.6s转换时间5mV偏差8通道12位DAC10V输出范围10s转换时间LSB线性度8通道增量式编码器接口四倍频脉冲最大17MHz计数频率数字脉冲滤波器24-bit位置计数器32位数字输入/输出口可编程光电隔离主机接口在主机1K的I/O地址中占用16个连续16位I/O口在DSP运行时主机可访问控制器的内存和I/O口JTAG接口14脚的仿真插头外型尺寸MCT80008轴控制器为：8.7 x 3.9 电源+5V10%, 1.2A12V5%, 100mA第九章 故障诊断9.1 概述以下所讨论的将帮助你让系统正常工作，可能发生的问题分为以下几组：1. 安装2. 通讯3. 稳定性和补偿各种故障现象、故障原因和处理措施列举在下列表中。9.2 安装故障现象诊断原因措施电机失控，与控制器的信号无关调整偏差引起电机改变速度1.放大器存在内部偏差。2.放大器已坏。调节放大器的偏差。放大器的偏差也可以在控制器中补偿。更换放大器不能读编码器编码器未工作编码器电缆未连接连接编码器电缆编码器位置漂移更换电缆，查找问题1.编码器电缆连接不良。检查电缆和插座的每一个接头编码器位置漂移在CHA和CHB可检测到明显的噪声信号1.噪声。屏蔽编码器电缆避免将电源线靠近编码器电缆避免地线回路9.3 通信故障现象诊断原因措施不能与控制器通信MCT当试图与控制器通信时，软件返回错误信息。1. 地址冲突。2地址选择与寄存器的信息不符。用4位选择开关改变地址用MCT软件，编辑环境变量CNTL_PORT_BASE9.4 稳定性故障现象诊断原因措施当系统闭环时,伺服电机失控。电机极性颠倒反馈极性错误调换电机或编码器的接线极性电机不运转增益过高或阻尼过低减小KI和KP，增大KP 当你遇到任何问题，可以直接与MCT顾客服务中心的工程师交流，他将永远热诚地为你解答。产品质量保证书本产品自售出一年内，对于原材料和制造工艺方面的缺陷，