基于ARM＋CPLD步进电机控制系统设计.pdfVIP

凰 应用技术 基于ARM+CPLD的步进电机控制系统设计 刘鹏 孙有峰 邹杰 任开春 (1．重庆通信学院 2．6563l部队通信装备修供基地) 摘要：本文介绍了步进电机的控制原理，在分析步进电机和驱动程序接口的基础上，给出了一个在嵌入式 Linux平台上编写步进电机驱动的实例。本控制系统基于Samsung公司的$3C2410XCPU进行设计，采用Linux2．6 内核作为它的操作系统，给出了Linux2．6内核下步进电机驱动程序的关键代码，并对应用层程序的设计进行了规 划。 关键词：嵌入式系统；步进电机；Linux设备驱动；CPLD 1引言 步进 电机是将 电脉冲信号转变为角位移或线位 移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、 步进 电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以 停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不 把脉冲信号转换成角位移，用作电磁制动轮、电磁差 受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机 分器或角位移发生器等 l【】。当前，主流的步进电机控 则转过一个步距角。由于这一线性关系，步进电机具 制系统多采用单片机进行控制，存在控制系统实时性 有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、 能差、可重用性差、可定制性差等缺点。 位置等控制领域运用步进电机进行控制变得非常简 随着嵌入式技术的飞速发展，基于嵌入式系统的 单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不 工业控制产品日益增多。同以往的控制器不同，新的 能像普通的直流电机、交流电机一样在常规下使用， 控制系统多以32位嵌入式处理器为核心，并且配置 步进电机控制系统通常由双环形脉冲信号电路、功率 嵌入式操作系统，从而极大简化了系统开发难度，同 驱动电路等组成。使用嵌入式系统能够很好的实现对 时大幅度提高了系统的处理能力2【】。在各种嵌入式操 步进电机的控制。常用的步进电机分为反应式步进电 作系统中，嵌入式Linux是免费的自由软件，其构建 机和感应子式步进电机，文中所述系统采用的是感应 的系统成本较低，而且Linux是单内核的操作系统， 子式步进电机。 并可按要求进行任意剪裁，因此越来越多的研究人员 2．2步进 电机驱动原理 开始在用Linux平台来开发 自己的产品。 步进电机的运行需要电子装置进行驱动，这种装 嵌入式开发过程中，经常需要为特定设备开发驱 置就是步进电机驱动器。步进电机驱动器是把控制系 动程序。这些驱动程序的开发与Linux设备驱动开发 统发出的脉冲信号加以放大以驱动步进电机。步进电 相比存在明显的差异，需要考虑的因素更多，实现过 机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信 程更为复杂。本文 以Samsung公司 $3C2410X CPU 号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个 与大规模可编程逻