基于以太网的液压机运动控制器以及控制系统和控制方法

摘要

一种基于以太网的液压机运动控制器以及控制系统和控制方法，逻辑电路转换单元与数字信号处理器相连接，通过中断控制实现两者之间的数据交换，并且将DSP内置的以太网控制总线、数据总线和地址总线接入FPGA中；逻辑电路转换单元与以太网数据通讯模块，实现以太网数据通讯模块与逻辑电路转换单元之间的并行数据交换。逻辑电路转换单元通过SPI总线将控制字写入A/D，期间通过数字量隔离电路进行电气隔离；外接电压信号经A/D转换为12位高精度数字信号，然后通过数字量隔离后的串行数字信号通过SPI总线传输至逻辑电路转换单元。数字信号由逻辑电路转换单元通过SPI总线传输至数字量隔离，串行数字信号通过D/A转为模拟量信号，经放大后输出。

主权项

一种基于以太网的液压机运动控制器的控制方法，所述以太网的液压机运动控制器，包括逻辑电路转换单元（1），连接在逻辑电路转换单元（1）的模拟量信号输入端的模拟量输入电路单元（6），连接在逻辑电路转换单元（1）的数字量信号输入端的SSI信号输入单元（5），连接在逻辑电路转换单元（1）的模拟量信号输出端的模拟量输出电路（7），所述的逻辑电路转换单元（1）的数字量信号输入输出端通过16位并行总线连接数字信号处理器（2），所述的数字信号处理器（2）依次通过数字量信号调理电路（8）及数字量输入输出模块（9）连接液压机的伺服阀，所述的逻辑电路转换单元（1）的数字信号输入输出端还依次通过16位并行总线和以太网通信单元（3）连接工业以太网（4），所述的逻辑电路转换单元（1）和数字信号处理器（2）还分别各连接一个JTAG调试接口电路（10、11），其特征在于，控制方法包括依次进行：DSP时钟初始化、计时器初始化、模拟量输入输出初始化、数字量输入输出初始化、以太网和SPI串口通信初始化和中断向量初始化，然后对各模块的功能进行巡检后，进入主循环，所述的主循环包括进行A/D数据采集及格式转换、PID控制算法的运行、D/A数据格式转换及输出、DSP与FPGA的中断数据通讯以及以太网通讯处理；所述的以太网通讯处理，包括如下步骤：1）底层以太网通讯模块接收数据；2）判断是否接收到数据帧，是进入步骤3），否则返回主循环；3）判断上层报文的协议类型，当类型是ARP报文时，进入步骤4），当类型是ICMP报文时，进入步骤5），当类型是UDP报文时，进入步骤6）；4）进行ARP报文处理及回送后返回主循环；5）进行ICMP报文处理及回送后返回主循环；6）进行UDP报文处理及回送后返回主循环；其中：步骤2）中所述的接收到数据帧包括如下步骤：（1）判断CURR是否等于BNRY＋1，不是则进入下一步骤，是则为无正确数据包接收返回0；（2）将RSAR1＝BNRY＋1、RSAR0＝0、RBCR1＝0，RBCR0=4（3）DMA读数据包前为4Byre；暂存本数据包的长度和下一个包的起始页地址；（4）判断数据包是否被正确接收，是则进入下一步骤，否则为无正确数据包接收返回0；（5）将RevLength=本数据包长度－4；RSAR1=BNRY+1；RSAR0＝4；RBCR1/0＝RevLength；（6）DMA读整个有效数据包；将RevLength个字节存入DSP的接收数据缓冲区RevBuffer[500]；（7）BNRY指向下一个包的起始页地址－1；（8）判断以太网帧所携带的上层数据类型；（9）ARP报文返回1；IP数据包返回2；步骤4）、步骤5）和步骤6）中所述的报文回送包括如下步骤：（1）判断TXP是否等于0，是进入下一步骤，否则继续判断；（2）判断发送包长度Count是否小于60，是则将Count＝60后进入下一步骤，否则进入下一步骤；（3）设置RSAR1和RSAR0为发送缓冲区地址，RBCR1和RBCR0为本地DMA传送数据长度Count；（4）远程DMA写网卡RAM；CR＝0×12；（5）设置TPAR为发送缓冲区起始页地址，TBCR1和TBCR0为本地DMA传送数据长度Count；（6）CR＝0×3E，将TXP位置高，以启动数据包发送，并返回主循环；步骤4）中所述的ARP报文处理包括如下步骤：（1）判断ARP报文中目标IP是否为本地IP，是进入下一步骤，否则返回主循环；（2）判断ARP报文类型，当报文是应答报文时，将应答报文中的源MAC地址存入计算机的ARP表项后返回主循环，当报文是请求报文时，进入下一步骤；（3）刷新远程计算机的ARP表项；（4）将ARP请求帧改为ARP应答帧后返回主循环；步骤5）和6）中所述的ICMP和UDP报文处理包括如下步骤：（1）保存IP数据包的总长度和IP首部长度；（2）保存数据包的源IP和MAC地址作为回送地址；（3）判断IP首部的协议字段的长度，当长度为17时进入步骤5），当长度为1时进入步骤4）；（4）判断ICMP报文中的类型字段是否为8，是则发送类型字段＝0的Ping回送报文后返回主循环；否则直接返回主循环；（5）对UDP包的数据部分进行用户自定义查询，或修改指令解析；（6）本地回送一个包含状态信息的UDP包给远程计算机后返回主循环。