tms320f2812 工业机器人交流伺服驱动控制系统硬件设计的方法

中国机器人高端智能装备产业网了解到，从二十世纪七十年代起至今，我国的工业机器人数量已经比较庞大，在机器人的某些技术方面也达到了世界先进水平，但总体来说，西方发达国家的工业机器人技术仍领先我国很多年。究其原因不难发现：我国研究工业机器人采取的方法主要是首先引进外国的先进技术，然后再对其进行二次开发，这就造成了我国自身创新技术比较少，严重制约了我国工业机器人产业化的发展。

为打破国外对我国工业机器人的技术垄断，我们必须自力更生，掌握高性能工业机器人的关键技术，并在原来的基础上有所创新。由于工业机器人关节的执行器为电机，所以获得电机的良好控制效果是非常重要的，要想获得优良的电机控制性能，就需要高性能的交流伺服驱动系统，因此研制高性能的交流伺服驱动系统是工业机器人的关键技术之一。

交流伺服驱动系统的硬件是软件设计的基础，所以本文的主要任务是根据工业机器人品牌伺服驱动系统的特点，对系统的的硬件进行设计。

DSP系统硬件设计包括控制芯片的选择、主电路的驱动与保护、设备、逻辑电路等，它是整个控制系统设计的基础，DSP芯片又是重中之重。TMS320C5000系列DSP具有最低功耗的特点，是专门针对消费类数字市场而设计的，最低耗电只有0.33mA/MHz，所以多应用于日常生活中的消费产品，如照相机、手机等。TI公司的TMS320C6000系列拥有最高的处理能力，是一种适合采用C++/C等高级语言进行编程的数字处理器，主要应用在军事国防等高端领域。与C5000和C6000系列的DSP相比，TMS320C2000系列的DSP由于其具有速度快、精度高、集成度高、机器人价格低等优点，是目前控制领域性能最高的处理器。其中，C28系列DSP是TMS320C2000平台中的新成员，它由C24系列DSP改进而来，是一款支持C/C++语言设计的芯片，C28系列DSP非常适合于工业控制，在算法控制上有独到的优势，是一款不可多得的微处理器，它的高效性可以使它代替任何其他处理器。C2000系列DSP不含Flash存储器，仅含只读存储器ROM；F2000系列DSP不仅内含ROM只读存储器，而且还包括Flash存储器，可以反复擦写，适合应用在产品的初期开发阶段。若采用TMS320C281x，则需要将代码交付生产厂商，把程序固化到TMS320C281x的ROM中，增加了成本，所以选择使用TMS320F281xDSP芯片。tms320f2812其中，TMS320F2812作为TI公司首推的芯片，具有很高的性价比。tms320f2812综上所述，最终选择DSP的型号为TMS320F2812。

由于外部的输入信号例如参数设置按钮等输入信号需要将其采集到DSP中，但只有3.3V的TTL电平才能被DSPTMS320F2812所识别，所以需要一个信号转化电路，该电路中采用了双向光耦，很好的起到了隔离保护的作用，一旦由于电压过大等意外，只需要更换光耦即可，防止DSP的接口也被烧坏。该电路采用的双向光电耦合器的型号为东芝公司生产的TLP280-4/SOP-16，其中SOP-16为其封装形式，该双向光耦公共端既可以接24V，也可以接0V，使用非常方便，通过该电路将可以将低速信号转化为3.3V的TTL信号，完成信号的转化，其中电路中的电容起滤波作用。

中国机器人高端智能装备产业网认为，经过转化后的TTL信号与输出之间还需要一个隔离电路，该电路主要起的隔离保护的作用，该电路采用单向的光电耦合器，其型号为东芝公司生产的TLP181/SOP-4，其中SOP-4为其封装形式。

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