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mcx314运动控制芯片中文说明.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.10M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    运动控制芯片 MCX314 使用手册 南京顺康数码科技有限公司 www.novaelec.com.cn 南京市鼓楼区长江新村 3 幢 504 室 邮编 210037 电话 025-3881012
    前前前前 言言言言 ! 在此说明书上使用的特殊用语 MCX314 使用说明书 对某一个信号 此信号持有的功能处于有效状态 固定速度 激活 定速 定量驱动 一 只输出指定的脉冲量的驱动 Jerk/变化率 2 的补码 -32768 是 8,000h 这样表示 单位时间内的加速度/减速度的增加率/减少率 2 进制负数的表示方法 例 16 位长的数据 -1 是 FFFFh -2 是 FFFEh -3 是 FFFDh ! 在此说明书上使用的特别文字记号 把 X Y Z U 的每个轴信号名写为 n n 信号从 Low 电平变至 Hi 电平时的 上升沿 下降沿 Low Hi 这个 n 表示 X Y Z 及 U 1
    达美商贸 香港 有限公司 目目目目 录录录录 1 概要 ................................................................................................................................................................ 5 2 功能说明 ........................................................................................................................................................ 8 2.1 定量驱动和连续驱动 ........................................................................................................................ 8 2.1.1 定量驱动 .................................................................................................................................. 8 2.1.2 连续驱动 .................................................................................................................................. 9 2.2 速度曲线 ............................................................................................................................................ 9 2.2.1 定速驱动 .................................................................................................................................. 9 2.2.2 直线加/减速驱动 ................................................................................................................... 10 2.2.3 S 曲线加/减速驱动 ................................................................................................................ 11 2.2.4 驱动脉冲宽度和速度精确度 ................................................................................................ 13 2.3 位置管理 .......................................................................................................................................... 15 2.3.1 逻辑位置计数器和实位计数器............................................................................................. 15 2.3.2 比较寄存器和软件限制 ........................................................................................................ 15 2.4 插补 .................................................................................................................................................. 16 2.4.1 2 轴/3 轴直线插补 ................................................................................................................. 16 2.4.2 圆弧插补 ................................................................................................................................ 18 2.4.3 位模式插补 ............................................................................................................................ 20 2.4.4 固定线速度 ............................................................................................................................ 24 2.4.5 连续插补 ................................................................................................................................ 25 2.4.6 加减速驱动的插补 ................................................................................................................ 27 2.4.7 步进插补 命令 外部信号 ............................................................................................. 30 2.5 中断 .................................................................................................................................................. 31 2.6 其它功能 .......................................................................................................................................... 32 2.6.1 外部信号控制的驱动操作 .................................................................................................... 32 2.6.2 脉冲输出方式的选择 ............................................................................................................ 33 2.6.3 脉冲输入方式的选择 ............................................................................................................ 33 2.6.4 硬件限制信号 ........................................................................................................................ 33 2.6.5 伺服马达对应的信号 ............................................................................................................ 34 2.6.6 紧急停止 ................................................................................................................................ 34 2.6.7 驱动状态的输出 .................................................................................................................... 34 2.6.8 通用输出 ................................................................................................................................ 34 3 引脚配置和信号说明 .................................................................................................................................. 35 4 读/写寄存器 ................................................................................................................................................. 40 16 位数据总线的寄存器地址 ......................................................................................................... 40 4.1 8 位数据总线的寄存器地址 ........................................................................................................... 42 4.2 4.3 WR0 命令寄存器............................................................................................................................. 43 4.4 WR1 模式寄存器 1.......................................................................................................................... 43 4.5 WR2 模式寄存器 2.......................................................................................................................... 44 4.6 WR3 模式寄存器 3.......................................................................................................................... 46 4.7 WR4 输出寄存器............................................................................................................................. 47 4.8 WR5 插补模式寄存器..................................................................................................................... 47 4.9 WR6 7 写数据寄存器 1 2.......................................................................................................... 48 4.10 RR0 主状态寄存器.......................................................................................................................... 48 4.11 RR1 状态寄存器 1........................................................................................................................... 49 2
    MCX314 使用说明书 4.12 RR2 状态寄存器 2........................................................................................................................... 50 4.13 RR3 状态寄存器 3........................................................................................................................... 51 4.14 RR4,5 输入寄存器 1 2.................................................................................................................. 51 4.15 RR6,7 读数据寄存器 1 2.............................................................................................................. 51 5 命令列表...................................................................................................................................................... 52 6 数据写入命令.............................................................................................................................................. 54 6.1 范围设定.......................................................................................................................................... 54 6.2 加/减速度的变化率设定................................................................................................................. 54 6.3 加速度设定...................................................................................................................................... 55 6.4 减速度设定...................................................................................................................................... 55 6.5 初始速度设定.................................................................................................................................. 55 6.6 驱动速度设定.................................................................................................................................. 56 6.7 输出脉冲数/插补终点设定............................................................................................................. 56 6.8 手动减速点设定.............................................................................................................................. 56 6.9 圆弧中心点设定.............................................................................................................................. 57 6.10 逻辑位置计数器设定 ...................................................................................................................... 57 6.11 实位计数器设定.............................................................................................................................. 57 6.12 COMP+寄存器设定......................................................................................................................... 57 6.13 COMP-寄存器设定 ......................................................................................................................... 57 6.14 加速计数器偏移设定 ...................................................................................................................... 58 6.15 NOP 轴切换用 .......................................................................................................................... 58 7 读数据命令.................................................................................................................................................. 59 7.1 读逻辑位置计数器 .......................................................................................................................... 59 7.2 读实位计数器.................................................................................................................................. 59 7.3 读当前驱动速度.............................................................................................................................. 59 7.4 读当前加/减速度............................................................................................................................. 59 8 驱动命令...................................................................................................................................................... 60 8.1 正方向定量驱动.............................................................................................................................. 60 8.2 负方向定量驱动.............................................................................................................................. 60 8.3 正方向连续驱动.............................................................................................................................. 60 8.4 负方向连续驱动.............................................................................................................................. 61 8.5 驱动开始暂停.................................................................................................................................. 61 8.6 解除暂停驱动开始状态/结束状态清除 ......................................................................................... 61 8.7 驱动减速停止.................................................................................................................................. 61 8.8 驱动立即停止.................................................................................................................................. 61 9 插补命令...................................................................................................................................................... 62 2 轴直线插补驱动 ........................................................................................................................... 62 9.1 3 轴直线插补驱动 ........................................................................................................................... 62 9.2 CW 圆弧插补驱动........................................................................................................................... 62 9.3 CCW 圆弧插补驱动........................................................................................................................ 62 9.4 2 轴位模式插补驱动 ....................................................................................................................... 63 9.5 3 轴位模式插补驱动 ....................................................................................................................... 63 9.6 BP 寄存器写入允许 ........................................................................................................................ 63 9.7 BP 寄存器写入不允许 .................................................................................................................... 63 9.8 9.9 BP 数据堆栈 .................................................................................................................................... 63 9.10 BP 清除 ............................................................................................................................................ 63 3
    达美商贸 香港 有限公司 10 9.11 插补单步 .......................................................................................................................................... 64 9.12 减速有效 .......................................................................................................................................... 64 9.13 禁止减速 .......................................................................................................................................... 64 9.14 插补中断清除 .................................................................................................................................. 64 I/O 信号连接例子........................................................................................................................................ 65 10.1 与 68000CPU 的连接例子............................................................................................................... 65 10.2 与 Z80CPU 连接的例子 .................................................................................................................. 65 10.3 运动系统构成例子 .......................................................................................................................... 66 10.4 驱动脉冲输出电路 .......................................................................................................................... 66 10.5 限位等输入信号的连接例子 .......................................................................................................... 67 10.6 编码输入信号的连接例子 .............................................................................................................. 67 11 控制程序的例子 .......................................................................................................................................... 68 12 电气的特性 .................................................................................................................................................. 71 12.1 DC 特性............................................................................................................................................ 71 12.2 AC 延迟特性.................................................................................................................................... 71 12.2.1 时钟 ........................................................................................................................................ 71 12.2.2 CPU 读/写周期....................................................................................................................... 72 12.2.3 BUSYN 信号.......................................................................................................................... 73 12.2.4 SCLK/输出信号延迟 ............................................................................................................. 73 12.2.5 输入脉冲 ................................................................................................................................ 73 12.2.6 通用 I/O 信号......................................................................................................................... 74 I/O 信号时序................................................................................................................................................ 74 13.1 上电时序 .......................................................................................................................................... 74 13.2 驱动开始/结束时序 ......................................................................................................................... 75 13.3 插补驱动时序 .................................................................................................................................. 75 13.4 驱动开始释放时序 .......................................................................................................................... 75 13.5 立即停止时序 .................................................................................................................................. 76 13.6 驱动减速停止时序 .......................................................................................................................... 76 14 外形尺寸 ...................................................................................................................................................... 77 15 规格 .............................................................................................................................................................. 78 附录 A 速度曲线图型 ...................................................................................................................................... 80 附录 B 指定圆弧插补结束点应注意 ............................................................................................................... 84 13 4
    MCX314 使用说明书 1 概要概要概要概要 MCX314 是一款能够同时控制 4 个伺服马达或步进马达的运动控制芯片 它以脉冲串形式输出 能对伺服马达和步进马达进行位置控制 插补驱动 速度控制等 以下是它的功能 ! 独立独立独立独立 4444 轴驱动轴驱动轴驱动轴驱动 一个芯片可以分别控制 4 个马达驱动轴的运动 每个轴都可以进行定速驱动 直线加/减速驱动 S 曲线加/减速驱动等 4 轴的性能相同 ! 速度控制 速度控制 速度控制 速度控制 输出的驱动速度范围是从 1PPS 到 4MPPS 可以运行固定速度驱动 直线加/减速驱动 S 曲线 加/减速驱动 加/减速驱动可以使用自动和手动 2 种操作方法 脉冲输出的频率精确度小于 0.1% (在 CLK=16MHZ 时) 驱动脉冲输出的速度可以在驱动中自由变更 ! SSSS----曲线加曲线加曲线加曲线加////减速驱动 减速驱动 减速驱动 减速驱动 每个轴可以用 S-曲线进行加/减速设定 使用 S-曲线命令还可以对抛物线加/减速驱动输出脉冲 进行设定 此外 对于定量驱动 我们使用独特的方法避免在 S-曲线加/减速中发生三角波形 ! 2222 轴轴轴轴/3/3/3/3 轴直线插补 轴直线插补 轴直线插补 轴直线插补 可以选择 4 轴中的任何 2 个或 3 个轴进行 2 轴/3 轴的直线插补驱动 插补坐标范围是从当前位 置到-8,388,607 ~ +8,388,607 之间 在整个指定的直线插补范围内 插补精度是 0.5LSB 插补速度 范围是从 1PPS 至 4MPPS ! 圆弧插补 圆弧插补 圆弧插补 圆弧插补 可以选择 4 轴中的任何 2 个轴进行圆弧插补驱动 插补坐标范围是从当前位置到-8,388,608 ~ +8,388,607 之间 在整个指定的圆弧曲线插补范围内 插补精度是 0.5LSB 插补速度范围是从 1PPS 至 4MPPS ! 2222 轴轴轴轴/3/3/3/3 轴位模式插补 轴位模式插补 轴位模式插补 轴位模式插补 收到在高位 CPU 上计算的位模式插补数据后 可以用指定的驱动速度连续输出插补脉冲 用这 种方式可以产生任何插补曲线 ! 连续插补 连续插补 连续插补 连续插补 直线插补 圆弧插补 直线插补 这样可以不停地运行每个插补节点的插补驱动 连续插 补的最大驱动速度是 2MHz ! 固定线速度控制 固定线速度控制 固定线速度控制 固定线速度控制 这是一种在插补驱动中保持插补轴合成速度的功能 2 轴同时输出脉冲时 第 2 轴可以设定为 1.414 倍脉冲周期 3 轴同时输出脉冲时 第 3 轴可以设定为 1.732 倍脉冲周期 ! 位置控制 位置控制 位置控制 位置控制 每轴都有 2 个 32 位位置计数器 一个是在芯片内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计算器 另一 个是管理从外部编码器来的脉冲的实际位置计数器 ! 比较寄存器和软件限制功能 比较寄存器和软件限制功能 比较寄存器和软件限制功能 比较寄存器和软件限制功能 每轴都有 2 个 32 位比较寄存器 用于逻辑位置计数器或者实际位置计数器的位置大小比较 在 驱动时 可以从状态寄存器读出比较寄存器和逻辑/实际位置计数器之间的大小关系 大小关系有变 化时 可产生中断 并且 可以启动这 2 个比较寄存器作为软件限位 ! 由外部信号驱动 由外部信号驱动 由外部信号驱动 由外部信号驱动 每个轴都可以用外部信号进行+/-方向运行的定量驱动和连续驱动 这功能使各轴在手动操作 时 可以减轻 CPU 的负担 并且可以顺利运行 5
    达美商贸 香港 有限公司 ! 搜寻原位输入 搜寻原位输入 搜寻原位输入 搜寻原位输入 每轴有 4 个输入信号 以在驱动中完成减速停止 这些输入信号可以运行原位靠近高速搜寻 原位搜寻 编码器 Z 相搜寻 ! 伺服马达各种信号 伺服马达各种信号 伺服马达各种信号 伺服马达各种信号 MCX314 接受来自伺服马达驱动器的信号 如 2 相编码器信号 在位信号 报警信号等 ! 中断发生功能 中断发生功能 中断发生功能 中断发生功能 可以由这些原因产生中断 如 加/减速驱动的定速开始时 定速完毕时 驱动完毕时 位置计 数器和比较器之间的大小关系有变化时 等等 此外 连续插补 位模式插补发生下一个数据请求 时的中断 ! 实时监控功能 实时监控功能 实时监控功能 实时监控功能 在驱动中 可以实时读出逻辑位置 实际位置 驱动速度 加速度 加/减速状态 加速中 定 速中 减速中 ! 8/16 8/16 位数据总线 位数据总线 位数据总线 8/16 8/16 位数据总线 6
    MCX314 使用说明书 8 位/16 位的数据总线都可以和 CPU 连接 图 1.1 是这 IC 的功能方框图 它包括相同功能的 X Y Z U 轴控制部分和插补算术部分 插补驱动时 在主轴 AX1 上产生的基本脉冲振荡的时序 进行插补算术运算 也可进行定速驱 动 加/减速驱动 图 1.2 是每个轴控制部分的功能方框图 7
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