Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Leiterplatte Blog - Design von PCB Board Bohrmaschine Controller für I²C und Dual ARM

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Design von PCB Board Bohrmaschine Controller für I²C und Dual ARM

2022-04-18
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Author:pcb

Dieser Artikel stellt Leiterplatten-Bohrpressen-Controller auf Basis eines I²C-Busses und zweier ARM-Mikrocontroller vor. Die Steuerung besteht aus zwei Teilen: Mensch-Computer-Interaktionssystem und Motion Control System, die über I²C Bus verbunden sind. Dieser Beitrag diskutiert die Hardwarestruktur und verwandte Schlüsseltechnologien des Steuerungssystems und stellt das Softwaredesign des Mensch-Computer-Interaktionssystems basierend auf μC/OS-II Echtzeitbetriebssystem und das Softwaredesign des zeitgetriggerten Werkzeugmaschinenbewegungssystems vor.

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1 EinleitungDie Leiterplattenbohrmaschine ist eine wichtige Ausrüstung bei der Herstellung von Leiterplatten. Mit der Verbesserung der Verarbeitungsanforderungen elektronischer Produkte war die Low-End-Mikrocontroller-basierte PCB-Bohrmaschinensteuerung schwierig, die Anforderungen zu erfüllen. ARM7TDMI ist eine 32-Bit-RISC-Mikrocontroller-Struktur, die von ARM Corporation am Ende des 20.Jahrhunderts vorgeschlagen wurde. Die Chips, die auf diesem Kern basieren, sind vielfältig und haben die Eigenschaften von hoher Laufgeschwindigkeit, niedrigem Stromverbrauch und niedrigem Preis. Dieses Papier stellt eine PCB-Bohrmaschinensteuerung vor, die auf dualer ARM-Struktur basiert, die nicht nur die Mängel der niedrigen Leistung traditioneller Low-Grade-Bohrmaschinensteuerungssysteme löst, sondern auch eine hohe Wirtschaftlichkeit hat. Es ist eine ideale Steuerung für Leiterplattenbohrmaschinen. Numerisches Steuerungssystem ist nach der Struktur unterteilt, im Allgemeinen gibt es einzelne CPU- und Multi-CPU-Punkte [5]. Eine einzelne CPU nutzt in der Regel einen zentralisierten Steuerungszeitteilungsprozess, um verschiedene Aufgaben des CNC-Systems zu erledigen. Es hat die Eigenschaften einer kompakten Struktur, aber die Funktion ist relativ einfach. Das CNC-System mit Multi-CPU-Struktur nimmt Multi-CPU-Parallelverarbeitung an, die das System höhere Leistung erzielen lassen kann. Mehrere CPUs verwenden in der Regel einen gemeinsamen Bus oder gemeinsamen Speicher, um zu kommunizieren. Das Steuerungsobjekt der Bohrmaschinensteuerung ist komplizierter: Es muss vier Sätze von Panasonic MINAS AC Servosystemen, 4-Spindelmotoren, 9-Schalteingänge und 11-Relaisausgänge steuern. Wenn der Controller eine einzelne CPU-Struktur annimmt, muss der Controller mehr Hardware erweitern, was die Systemkosten erhöht und die Systemzuverlässigkeit verringert; Wenn der Controller eine duale CPU-Struktur annimmt, kann der Controller hierarchisch nach Funktionen gestaltet werden: Die Aufgaben des Mensch-Computer-Interaktionssystems werden an eine CPU übergeben, während die Bewegungssteuerung der Werkzeugmaschine an eine andere CPU übergeben wird. Auf diese Weise wird die Menge der externen Erweiterungshardware reduziert, die Kosten gesenkt und die Zuverlässigkeit verbessert.2. Das Hardwaredesign des SteuererDer Controller besteht aus einer Systemplatine und einer Schnittstellenplatte: Die Systemplatine besteht aus LPC2214 und S3C44B0X und ihren zugehörigen Peripherieschaltungen und ist der Controller; Die Schnittstellenplatte ist hauptsächlich verantwortlich für die Antriebs- und Niveauübereinstimmung zwischen der Systemplatine und den Elektrogeräten der Werkzeugmaschine.2.1 Hardwaredesign der Steuerungssystemplatine Die Steuerungssystemplatine besteht aus zwei Subsystemen: Mensch-Computer-Interaktionssystem und Werkzeugmaschinenbewegungssystem. Das Mensch-Computer-Interaktionssystem und die Bewegungssteuerung der Werkzeugmaschine tauschen Daten über den I²C-Bus aus. Der I²C-Bus ist ein serieller Bus von Philips, der die Eigenschaften einer hohen Geschwindigkeit und einfachen Hardwareverbindung aufweist. Hardwaredesign des Controllers Mensch-Computer-InteraktionssystemDas Mensch-Computer-Interaktionssystem des Controllers nimmt S3C44B0X als Erweiterung einer Reihe von Hardware an, um ein System mit perfekter Mensch-Computer-Interaktionsfunktion zu bilden. Das System erweitert einen NOR Typ Flash Speicherchip SST39VF1601 um 16-Bit Datenbreite und 2MB Speicherplatz als Systemprogramm Speicher. Um die Ausführungsgeschwindigkeit des Systemprogramms zu verbessern, haben wir einen HY57V641620 SDRAM um 1M*4Bank*16I/O erweitert. Sobald das System eingeschaltet ist, kopiert das Systeminitialisierungsprogramm das in SST39VF1601 gespeicherte Systemprogramm nach HY57V641620, und gleichzeitig befindet sich der Datenspeicherbereich des Systemprogramms auch in HY57V641620, so dass das Systemprogramm vollständig in SDRAM laufen kann. Um sicherzustellen, dass die Bohrdateien der Werkzeugmaschine auch nach dem Ausschalten der Werkzeugmaschine gespeichert werden können, erweitert das System einen 16MB NandFlash Chip K9F2808 als elektronische Festplatte des Systems. Da S3C44B0X über einen eigenen LCD-Controller verfügt, wählt das System STN Typ 256-Farbe 640x480 Pixel EDMGRB8KHF LCD-Modul ohne LCD-Controller von Mitsubishi als Ausgabe von Werkzeugmaschineninformationen. Die Eingabe von Systembetriebsinformationen nimmt PS/2 Tastatur an. Das System bohrt die Datei vom PC durch die serielle RS232-Schnittstelle. Um das System-Debugging-Programm zu erleichtern, hat das Mensch-Computer-Interaktionssystem einen JTAG-Port entworfen. Einige wichtige Parameter der Werkzeugmaschine, wie die Schraubenneigung der Werkzeugzufuhrachse, das Impulsäquivalent des AC-Servosystems usw. müssen gespeichert werden. So erweitert das System einen 512B EEPROM Chip AT24C04 basierend auf I²C Bus.2.1.2 Hardware Design von Werkzeugmaschinen Motion Control SystemDas Bewegungssteuerungssystem der Werkzeugmaschine ist der Mikrocontroller LPC2214. LPC2214 hat 256KB Flash-Speicher und 16KB SRAM im Inneren, keine Notwendigkeit, Programmspeicher und Datenspeicher zu erweitern. Das System konstruiert einen seriellen RS232 Port, der für den ISP des LPC2214 Systemprogramms verwendet wird. Um das Debuggen des Programms zu erleichtern, hat das Motion Control System einen JTAG Port entworfen, der in Abbildung 1 dargestellt ist. Die Hardware-Struktur zentriert sich auf LPC2214 in der Controller-Systemplatine. Elektrogeräte der Werkzeugmaschine sind direkt mit LPC2214 über die Schnittstellenschaltung verbunden.2.1.3 Kommunikation zwischen Mensch-Computer-Interaktionssystem und Werkzeugmaschinenbewegungssystem Nach der Verarbeitung durch S3C44B0X sollten die Bearbeitungsanweisungen des CNC-Systems zur Ausführung an LPC2214 gesendet werden, und das Ergebnis der LPC2214 Ausführung sollte zur Verarbeitung und Anzeige an S3C44B0X zurückgegeben werden. Das System kommuniziert über den I²C-Bus. S3C44B0X arbeitet im Master-Modus, während AT24C04 und LPC2214 im Slave-Modus arbeiten. Die Slave-Adresse von AT24C04 ist 0xa0, die Slave-Adresse von LPC2214 ist 0x50 und die Rate von I²C ist 400KHz. S3C44B0X und LPC2214 bilden jeweils ein globales 24-Byte-Array für die Kommunikation.3. SoftwaredesignDer Softwareteil besteht hauptsächlich aus Brummen