操作频率。它内部集成了串口以及Ｉ／Ｏ端口，再配
合网络、ＣＡＮ和ＵＳＢ等外围接口芯片，可以方便地
实现与外系统的各种通讯方式。￥３Ｃ２４１０同时集成
了大量的功能单元，设计制造出小体积，高性能的
嵌入式应用产品［２］。
２．２
ＤＳＰ运动控制芯片
ＤＳＰ运动控制卡采用日本ＮＯＶＡ公司的
ＭＣＸ３１４芯片作为运动控制器，这种芯片是四轴运
动控制的集成电路，能够进行四轴独立定位控制、速
度控制，以及任意两轴的圆弧、直线插补，插补精度
为±０．５ＬＳＢ。设计采用专用控制芯片ＭＣＸ３１４，主
要解决多断插补过程中的速度平滑过渡问题，以及
强大的中断发生功能的实现。
３硬件平台设计
３．１
基于ＡＲＭ的数控雕刻机硬件设计方案
嵌入式系统硬件是嵌入式系统软件环境运行的
基础，它提供了嵌入式软件运行的物理平台和通信
接ＶＩ。对于雕刻机控制系统来说，硬件设计的主体
是控制器硬件电路的设计，这也是本文研究的主要
内容‘引。控制器是雕刻机的控制核心，其设计内容
包括通用Ｉ／Ｏ接口电路、电源电路、存储器扩展和
输出控制电路设计等。系统硬件结构如图ｌ所示。
图ｌ系统硬件结构
３．２
电源及复位电路设计
电源为整个系统提供能量，是整个系统工作的
基础，具有极其重要的地位。系统中所用的
ＭＣＸ３１４ＡＬ及￥３Ｃ２４１０都需要外部３．３ Ｖ电源供
电，而￥３Ｃ２４１０中１．８ Ｖ的内核逻辑供电电压是由
２个内部电源稳压器（主电源稳压器和低功耗电源
稳压器）产生。外围ＵＳＢ等芯片和液晶需要５
Ｖ或
者１２ Ｖ的电源供电。因此系统采用１２ Ｖ直流电源
供电，并分别采用ＬＭｌｌｌ７—５．０，ＬＭｌｌｌ７—３．３，
ＬＭｌｌｌ７—１－８将１２ Ｖ转换为５
Ｖ，３．３
Ｖ和１．８
Ｖ。
・２８・
为了提供高效的电源监视性能，提高系统的可
靠性，系统没有采用简单的复位电路，而是选用了专
门的系统监视复位芯片ＭＡＸ７０８。该芯片性能优
良，可以通过手动控制系统的复位，同时可以实时监
控系统的电源。一旦系统电源低于系统的复位门槛
值（２．２Ｖ），ＭＡＸ７０８将会对系统进行复位‘引。
３．３￥３Ｃ２４１０与３１４接口电路设计
￥３Ｃ２４１０与ＭＣＸ３１４的接口电路如图２所示。
ＭＣＸ３１４支持１６位数据总线宽度和８位数据总线
宽度，由于采用的３２位数据总线宽度的￥３Ｃ２４１０
处理器，故ＭＣＸ３１４选用１６位数据总线传输数据。
将ＡＲＭ的低１６位数据总线ＤＡＴＡ０～ＤＡＴＡｌ６０
与ＭＣＸ３１４的数据总线连接，地址总线ＡＤＤＲｌ～
ＡＤＤＲ３与ＭＣＸ３１４的Ａ０～Ａ２连接。ｎＧＣＳ５与
ＭＣＸ３１４的ＣＳＮ连接构成片选信号。读写控制线
都是低电平有效，分别相连即可‘５｜。
有源晶振１
６
Ｍ晖坚
ＧＣＳ５
ＣＳＮ
Ａｌ～３
Ａ０～２
Ｓ３Ｃ２ ４１
０及
ＭＣＸ３１４
其外围部件
ＮＯＥ
ＲＤＮ
及其外
围电路
ＮＷＥ
ＷＲＮ
Ｄ０～１５
Ｄ０～１
５
ｌ复位电路卜一
图２
ＡＲＭ与ＭＣＸ３１４接口
Ｉ／Ｏ地址译码的实现，是将地址信息和控制信
号的不同组合产生Ｉ／Ｏ接口所需的选择信号，将
ＡＲＭ芯片的ｇｃｓ５引脚连接ＭＣＸ３１４芯片的片选
信号ｃｓ，当ｇｃｓ５有效时选中该接口芯片，以此来实
现片间寻址。由低位地址Ａ１～３直接连接
ＭＣＸ３１４芯片的地址输入引脚Ａ０～２，实现Ｉ／０接
口芯片的片内寻址，即选择寄存器。
３．４
ＭＣＸ３１４输入输出电路设计
３．４．１
驱动脉冲输出电路
驱动脉冲输出电路采用差动线驱动输出，如图
３所示。驱动脉冲输出信号使用双绞屏蔽线，这样
可以减小传输线路上的干扰，提高系统的可靠性。
ＭＣＸ３１４ＡＬ
电机驱动
ＣＷ＋
ＸＰＰ
《一
Ｘ
Ｘ
Ⅱ
Ａｍ２６ＬＳ３ｌ
≤曼！：．。
ＸＰＭ
《
］厂１
ＣＣＷ一０一
ＧＮＤｌ——＋
带屏蔽的双绞线
Ｌ。一ｊ坠堕一
图３差分输出电路
《机械与电子）２００９（８）
万方数据