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同构成电压控制PWM电路。当输入端电压由-5V到+5V变化时，输出端的输出脉冲宽度由100%向0变换，调节RP3可使输入端电压为0时输出脉冲宽度为50%，有关PWM电路的工作原理及详细叙述可见参考文献[2]。 4.机械部分
机械部分包括力矩电动机，测速发电机及光电编码器。执行电机采用的是SYL-1.5型的直流力矩电动机，空载启动电流0.18A，静摩擦力矩0.0294N/m。测速发电机型号OCDY-1，灵敏度1伏/弧度/秒。光电编码器采用响应频率为5KHz的AL-05-512绝对式光电编码器测量误差?20`。
上面的四部分相连，当从计算机键盘输入的给定位置信号由系统控制软件及总线接口板转换为模拟控制输出电压送给模拟调节电路，经过ASR、ACR及PWM功率放大器，驱动电机旋转，通过减速箱带动光电编码盘和刻度盘转动。由于光电编码盘输出的数字量反馈信号不断增大，当刻度盘转过一定角度，到达数字反馈量与给定信号相一致的位置时，误差为零，数字量输出也等于零，点击边听支援转，完成了位置跟踪过有关D型25P、15P插座的各引脚功能见表3.2
功能 +5V D0 2 9 AGND 8,20 D1 14 2 +12V 21 D2 15 3 D3 3 10 -12V 22 D4 16 4 Un 23 D5 4 11 D6 17 5 Ui 11 D7 5 12 UnD8 18 6 DGND 7,19 13 Ui* 12 CP 7 Uct* 25 DGND 14,15 D型25P 1 D型15P 1 功能 D型25P Un* 24
表3.2 D型25P、15P插座的各引脚功能对照表
Table 3.2 D-type 25P, 15P socket of the pin function table
本系统的性能指标为：系统跟踪位置输入，系统的过渡过程时间ts?1秒；
?超调量?%?5%；稳态误差满足ess?0.7。
3.2.2接口板功能要求及总体构思
在本系统中，通过我们设计的总线接口电路板实现数字计算机对外部系统主电路的控制接口板的功能主要有以下两点： 1.采集执行电机当前位置量入计算机
外部模拟调节电路工作时，为求达到对位置的准确跟踪，我们必须采集到执行电机的当前位置量与给定位置量相比较，利用控制规律求出控制输出电压，实现对外部电路的控制。前面介绍过，本系统模拟调节电路采用绝对式光电编码器来采集执行电机的当前位置量，输出9位数字量。本系统接口板是基于PCI总线设计的，PCI总线包含8/16/32位数据线,为提高设备板卡的通用性，我们采用8
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位数据量来设计板卡用两片数据锁存器将9位反馈量分开，分别送入计算机内存后再重新组成9位当前位置反馈量。 2.控制电压输出
要实现数字控制的位置跟踪系统则必须由数字计算机输入给定位置，与采集回的9位当前位置反馈量相比求出误差值，由PI/PD/PID算法计算出控制输出电压。控制输出电压必须由数字量转化为模拟量才可以对外部模拟调节电路产生控制作用。所以在电路板中又加入一片8位数模转化器对控制输出电压进行数模转换，将转换产生的模拟量在输出至外部模拟调节电路。
基于上述两个基本功能要求，考虑了本系统的实际情况，对本系统所用的总线接口电路板的设计做如下构思：总线接口板采集数据时所用的两片数据锁存器采用74LS373芯片：一片74LS373取9位反馈量的高7位，另一路取其低2位。采集数据通过一片总线收发器/驱动器将数据输入数字计算机内存地址，用软件重新组合成9位当前位置反馈量，此总线收发/驱动作用由一片74LS245担当；控制输出电压的数模转换由8位数模转换器AD7537完成。用双运放集成芯片LF347使AD7537的模拟量以双极性电压形式输出。为简化电路决定采用通用阵列逻辑GAL，用它来产生所用各功能芯片的控制输入信号及整体接口的地址译码信号。
3.2.3 总线接口电路板整体分析
数字随动系统PCI总线扩展接口电路板通体结构图参见附录1。
这节主要介绍本系统总线接口电路在控制芯片GAL20V8的协调下个芯片的工作状态。
前面介绍都已提到本系统在开始工作时先通过74LS373采集执行电机的当前位置，两片774LS373均处于直通状态，仅当某一片的输出允许信号OE和74LS245的使能信两片74LS373均处于直通状态，仅当某一片的输出允许信号OE和74LS245的使能信号G同时被置于0时，原先在74LS373中等待的数据便直接进入总线，被存入内存地址。这两个芯片的选通适合控制程序终端口吐指令中给出的端口地址有关的。当地址给定后，GAL芯片按照内部编定的译码程序对此地址和端口读信号进行译码，输出控制信号。当系统发送据时，根据控制软件发出的端口写地址，GAL电路译码输出控制信号，同时选通AD7537和74LS245，完成数据发送。
根据以上的功能要求设计接口电路控制部分，如果用分立元件来实现的华裔端口写操作时AD7537的WR信号为例电路图如图3.15。
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在图中，各控制信号的逻辑表达式分析如下：
当系统读数据时，74LS245的数据收发方向控制信号DIR应为低电平，即由B向A传送，一片74LS373的输出允许信号OE和74LS245的使能信号G同时有效，那么可以由GAL20V8芯片同时输出两个完全一样的信号来实现。因此有：
OE?A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 G?A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 DIR信号由IOR直接给出。
当系统写数据时，74LS245的数据收发方向控制信号DIR应为高电平，即由A向B传送，DAC的协允许信号WR和74LS245的使能信号G同时有效，那么可以由GAL20V8芯片同时输出两个完全一样的信号来实现。因此有：
AD7537和74LS245同时选同时，GAL逻辑表达式为：
WR?A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0*IOW G?A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0
G?A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 DIR信号由IOR直接给出。 这里为适应GAL电路的编程，用IOR和IOW代替IOR和IOW形式。 按以上逻辑对GAL芯片进行编程后，GAL20V8即可实现预先设计功能。
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第四章 数字随动系统控制软件支持
4.1系统控制软件的C语言实现
4.1.1 C语言简介
1. C语言的一些特点
C语言是一种中级程序设计语言。所谓中级设计语言是指它具备汇编语言和高级语言的特征。一方面,C语言允许对字节、字位和存储器地址直接操作，微机上的C语言大都支持对端口的操作以及中断服务程序的编写，这些都是汇编语言的特征；另一方面，C语言有支持各种数据类型，具有高级语言特征。从C语言作为中级语言的特点来看，它既具有对硬件系统的管理，又提供各种复杂灵活的软件功能。 2. C语言的构造
一个C语言程序由两种成分构成：一种是C语言的语句，这部分由C语言的标准所规定：一种是C语言的库函数，库函数是同C语言编译器一起提供的常用功能函数，例如输入输出、文件操作、字符串处理、内存管理等功能都由库函数来完成。C语言标准中定义了一组库函数，一般的C语言编译器又提供了一些附加的库函数，例如图形处理，硬件管理等。用户还可以自己扩充库函数，所以C语言的库函数这一部分有很强的扩充性，是C语言的特点之一。
4.1.2 PCI接口技术
当使用PC机对过程进行采集与数据处理、实施控制或进行管理时，均要将数据输入计算机中，又将处理结果作为控制量输出或作为图形、数据打印显示。这些为计算机输入数据或接收计算机输出数据的设备称为I/O设备。由于这些设备向计算机输入数据或接收计算机输出数据的速度和计算机不匹配，甚至两者的数据格式可能不一样，电路工作时许也可能不一样，因此必须在计算机与I/O设备之间有一个媒介，对上述的矛盾进行协调，这就要出现了I/O接口电路将外界电路与总线相连。 1. I/O接口配置
计算机的接口卡都需要使用I/O空间资源、存储器空间资源以及中断资源。与ISA相比，PCI接口卡可以实现资源的自动配置，即在每次系统启动时，由操作系统根抓每个接口卡上的资源需求情况，自动分配所需的资源，启动完毕后，接口卡的驱动程序可以读取分配结果，从而获得所需的资源。接口卡上无需任何硬件跳线即可实现“即插即用”技术，这是因为PCI系统除了支持内存空间, I/O空间外，还多了一个配置空间。配置空间是PCI所特有的一个空间，所有的PCI设备必须提供配置空间。而当系统加电时，BIOS软件会检测PCI总线，确定PCI
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总线上有哪此设备，以及它们的配置信息，并根据这此信息进行系统资源分配。只有这样，各个PCI设备才可能不至于产生地址以及中断等的冲突。因此，各个PCI设备必须有实现PCI协议规定的配置寄存器。对于9052，它的配置信息是通过串行EEPROM来储存并在芯片复位时进行加载的。串行EEPROM一般要求采用NM93CS46或与之兼容的存储器，必须支持连续读写。前边介绍过EEPROM存储了9052重要的配置信息，如设备号DID、制造商VID、子设备号SDID、子制造商SVID、中断号、设备类型号、局部空间基地址、局部空间大小及映射类型、局部空间描述、片选响应、中断控制和状态以及局部响应控制CNTRL等信息。EEPROM的内容自接关系到9052能否正确的工作。特别注意的是，如果EEP-ROM内容编写不正确的话，即使硬件设计没有一点错误，9052也无法正确工作。
所以我们对于ISA接口模式下EEPROM中的值进行配置配置项目如表4.1 设备号DID为0x9050，制造商VID为Ox10B5，子设备号SDID为0x0000，子制造商SVID为Ox0000，设备类型号为0x06800000。其中DID和VID我们一般使用默认值，这是PLX公司9052芯片的标志，而SDID和SVID可以自己设置，也可以向PLX免费申请一个全球唯一的串号。操作系统一般都是通过DID、VID、S、DID、SVID以及设备类型号来识别各个厂家不同的设备(实际上是驱动程序通过DID、VID、SDID、SVID来寻找确定板卡的)。设备类型号可以查询手册，自己给它指定一个。木例为0x06800000，计算机启动时会提示发现PCI桥设备。
地址 00H 04H 08H 0CH 10H 14H 24H 28H 38H 3CH 4CH 50H 5CH 60H 数值 905010B5 06800000 905010B5 xxxx01xx 对应寄存器 设备ID和生产商ID 类别码 子系统ID和生产商ID 中断引脚 局部地址空间0的范围寄存器 局部地址空间1的范围寄存器 局部地址空间0的基址寄存器 局部地址空间1的基址寄存器 局部地址空间0的总线定义寄存器 局部地址空间1的总线定义寄存器 片选0基址寄存器 片选1基址寄存器 中断控制/状态寄存器 控制寄存器
表4.1 ISA接口模式下EEPROM值及装入程序 Table 4.1 ISA interface mode and into the program EEPROM value
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