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基于PCIE总线3D打印机运动控制系统提高了打印机的精度跟效率

2020-05-23 21:42 蓝鲸科创 漓卿157°c
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基于PCIE总线3D打印机运动控制系统提高了打印机的精度跟效率

数据发送周期以主控制器产生的一位开始位开始,芯片在识别这个开始位后,将监督下一位信息,看该数据是否与它的地址匹配。当发现匹配后,在接下来的时钟信号里,它将回应一个读或写的数据。每字节后都必须跟着一位应答位,除非最后的一个字节以一位停止位结束。在一个发送周期中,跟着地址字节的第一个数据字节是伪字节或填充字节,并不被PI3EQX5801使用。这个字节是为了兼容使用10位地址的系统而产生的。数据传输中最先传输最重要的数据。

基于PCIE总线3D打印机运动控制系统提高了打印机的精度跟效率

Tsg=f×K×R6/131 072。

基于PCIE总线3D打印机运动控制系统提高了打印机的精度跟效率

基于PCIE总线3D打印机运动控制系统提高了打印机的精度跟效率

该套方案的系统结构图如图1所示,在整个设计中,用户控制主机,向下发送指令,指令信息最先到达PCIE板卡,指令经过处理(如打包)按照PCIE总线协议发送到信号加强转接板,该板需插入机箱内部插槽(金手指),经过信号加强芯片,对PCIE总线信号加强,P13EQX5801芯片对信号重驱动后,信号能传输的有效距离将大大增加。

实验中,对伺服驱动器输出数值进行采集,并对各轴的目标位置与实际位置进行分析,调整梯形规划算法并优化上位机程序,以提高电机响应速度。实际效果图如图4所示。

基于PCIE总线3D打印机运动控制系统提高了打印机的精度跟效率

其中,K代表速度分辨率,K=f/65536×R0;f为参考时钟频率;R0频率系数寄存器值;R5为加速度设置寄存器值;R6是减速度设置寄存器值。

2 PI3EQX5801的电路设计

特别注意的是该芯片的输出振幅设置,当信号频率为2.5 GHz时,电阻的选型可根据表1进行选择,在默认情况下输出的振幅为被加强。

总线信号中的读/写信息都是以高频差分对的形式传输,对特征阻抗的要求非常高,按照PCI2.0总线协议,差分对在PCB走线时不能超过15 cm,只有进行重驱动,才能使PCIE总线信号到达打印机的运动控制模块,否则在线路传输中信号将被干扰而失真,不能实现主机对3D打印机运动控制系统的实时操作。

PEX8311写给X7043的程序代码如下:

在一个数据周期中,作为Local总线的主控方,PEX8311通过总线数据宽度访问方式可以提供8/16/32位数据传输通道;作为Local总线的从控方,32位的数据总线被用来读取/写入PEX8311。

X7043拥有多种指令形式,分别对应多种功能,发送命令代码时,代码先进入命令寄存器中。该系统最常用的命令代码有00h、01h、指数驱动,这样的驱动形式伴随加速和减速过程,电机会先加速到最高速度,在最高速运行一定时间后进入减速状态,到达目标位置时刚好停止。电机转速状态如图3所示。

Tsg=f×K×R5/131 072

PI3EQX5801特性:兼容PCIe 2.0协议,可调节量化接收器,两路5.0 Gbps差分信号对,100 Ω匹配电阻差分输入端,为引脚加强的配置输出且能控制摆幅输出,单通道的输入信号检测和去噪,自动接收检测,低电压工作为-330 mW(3.3 V)/-150 mW(1.5 V),采用TQFN(4×4 mm)20引脚封装。

这款低功耗、高性能的信号驱动器是为PCIE 2.0协议特别研制的,芯片提供可编程量化器,去加重,具有输出幅度控制功能,通过抑制系统内多样的物理媒介产生的干扰来优化芯片的性能。芯片支持两路100 Ω特征阻抗的差分信号输入/输出,使用户平台上的ASIC协议信号在经过转换机构、导线或远程数据线路后仍有效。

1 总体设计

4 X7043电路设计