MCX314As 四軸運動控制IC

MCX314As Aurotek
Motion Control IC
MCX314As
使用說明書
Ver 1.01
2005.6
和椿科技股份有限公司
Aurotek Corporation
0Aurotek MCX314As
前言
感謝您對MCX314As的支持與愛顧。使用本IC時請詳閱本使用手冊，並在內(nèi)容所記述之信號電壓、信號
時機、動作參數(shù)值等規(guī)格範(fàn)圍內(nèi)正確使用。
一般而言，有時半導(dǎo)體產(chǎn)品會發(fā)生誤動作或故障。為了防止因本IC發(fā)生誤動作或故障而造成人身或財務(wù)
損失，請於使用本IC時請做好系統(tǒng)上的安全設(shè)計。
本IC是以用於一般電子機器(產(chǎn)業(yè)用自動化機器、產(chǎn)業(yè)用機器人、量測儀器、電腦、OA器材、家電機器等)
為前提所製造而成。並不適用於要求極高品質(zhì)、高度可靠性、及可能會因故障或誤動作直接危害生命安
全之機器(如核能控制機器、航空太空機器、輸送機器、醫(yī)療機器，及各種安全裝置等)，也不對機器動作
提供保證。欲用於高品質(zhì)、高可靠性機器時，請顧客自行負(fù)擔(dān)其責(zé)任。
關(guān)於本IC之安裝
本IC為無鉛安裝設(shè)計。安裝條件不同於以往的含鉛鍍錫IC。關(guān)於本IC之安裝條件請參閱第16章。
S形加減速驅(qū)動之注意事項
本IC是用加速/減速對稱的S形加減速驅(qū)動，讓定量驅(qū)動具有自動減速與停止的機能。但將初速度設(shè)定在
極低(10 以下)狀態(tài)時，會發(fā)生若干的斷尾、拖拉現(xiàn)象。使用S形加減速驅(qū)動時，請在顧客系統(tǒng)上確實評估
可否容許此斷尾、拖拉現(xiàn)象後再使用。
本資料所刊載的內(nèi)容，會因技術(shù)改良而在無預(yù)告之下變更內(nèi)容，或直洽本公司。
1MCX314As Aurotek
■ 本書所用之特殊用語
有效 在信號上使得該信號的機能為有效的狀態(tài)。
驅(qū)動 對伺服馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器，輸出用以轉(zhuǎn)動馬達(dá)的脈波動作。
定量驅(qū)動 輸出指定之脈波量的輸出。
連續(xù)驅(qū)動 在停止因素進(jìn)入有效狀態(tài)前，會持續(xù)無限輸出驅(qū)動脈波。
CW 順時鐘方向(clockwise的簡寫)。
CCW 逆時鐘方向(counterclockwise的簡寫字)。
補間段落 連續(xù)補間驅(qū)動中，一段段的補間驅(qū)動。
加速度增加率 平均單位時間中加速度的增加／減少率。雖然名稱上為加速度增加率，但也包含加速度
減少率。(=jerk)
減速度增加率 平均單位時間中減速度的增加／減少率。雖然名稱上為減速度增加率，但也包含減速度
減少率。
2的補數(shù) 在2進(jìn)位中呈現(xiàn)負(fù)值的表現(xiàn)方法。(例)16位元長的資料-1為FFFFh、-2 為FFFEh、-3 為
FFFDh，… -32768為8000h。
拖拉 在加減速定量驅(qū)動中，當(dāng)減速減到初速度時也無法將所指定的驅(qū)動脈波輸出完畢，而用
初速度輸出殘餘的驅(qū)動脈波的現(xiàn)象。(= Creep)
斷尾 在加減速定量驅(qū)動中，當(dāng)減速尚未減到初速度之前驅(qū)動脈波便已輸出完畢。是一種減速
未達(dá)到最低速便已停止的現(xiàn)象，與拖拉現(xiàn)象正好相反。
■ 本書所用的特殊文字符號
N○○○○ 將X,Y,Z,U各軸信號名稱記述為N○○○○。此"N"表示X,Y,Z及U。
↑ 信號從Low級變成Hi級時的上緣觸發(fā)。
↓ 信號從Hi級變成Low級時的下緣觸發(fā)。
／ 用於"及"的涵義。(例)加速／減速… ＝ 加速及減速…
2Aurotek MCX314As
目錄
1.概要.................................................................................................................... 1
2. 機能說明............................................................................................................. 6
2.1 定量驅(qū)動及連續(xù)驅(qū)動 .......................................................................................... 6
2.1.1 定量驅(qū)動................................................................................................... 6
2.1.2 連續(xù)驅(qū)動 ................................................................................................... 7
2.2 加減速............................................................................................................ 8
2.2.1 等速驅(qū)動................................................................................................... 8
2.2.2 對稱梯形加減速驅(qū)動 .................................................................................... 8
2.2.3 非對稱梯形加減速驅(qū)動 ................................................................................. 9
2.2.3 S 形加減速驅(qū)動 ........................................................................................ 11
2.2.5 非對稱 S 形加減速 .................................................................................... 13
2.2.6 驅(qū)動脈波幅寬與速度精確度.......................................................................... 15
2.3 位置管理....................................................................................................... 16
2.3.1 理論位置計數(shù)器與實際位置計數(shù)器................................................................. 16
2.3.2 比較暫存器與軟體極限 ............................................................................... 16
2.3.3 可變循環(huán)位置計數(shù)器.................................................................................. 17
2.3.4 藉由外部信號清除實際位置計數(shù)器 ................................................................ 17
2.4 補間 ............................................................................................................ 19
2.4.1 二軸/三軸直線補間 .................................................................................... 19
2.4.2 圓弧補間................................................................................................. 21
2.4.3 位元補間................................................................................................. 23
2.4.4 線速度一定.............................................................................................. 27
2.4.5 連續(xù)補間................................................................................................. 28
2.4.6 補間之加減速驅(qū)動 ..................................................................................... 30
2.4.7 送出補間步驟(命令、外部信號).................................................................... 33
2.5 自動原點覆歸 ................................................................................................ 35
2.5.1 各步驟動作.............................................................................................. 35
2.5.2 輸出清除偏差計數(shù)器.................................................................................. 37
2.5.3 設(shè)定搜尋速度與模式 .................................................................................. 37
2.5.4 執(zhí)行自動原點覆歸與狀態(tài) ............................................................................ 38
2.5.5 自動原點覆歸時的錯誤 ............................................................................... 39
2.5.6 自動原點覆歸的注意事項 ............................................................................ 40
2.5.7 自動原點覆歸的實例.................................................................................. 41
2.6 同步動作 ...................................................................................................... 45
2.6.1 同步動作實例........................................................................................... 48
2.6.2 同步動作的延遲時間.................................................................................. 52
2.6.3 同步動作之注意事項.................................................................................. 52
2.7 中斷 ............................................................................................................ 54
2.8 輸入信號濾波器.............................................................................................. 56
2.9 其他功能 ...................................................................................................... 58
2.9.1 外部訊號驅(qū)動控 ........................................................................................ 58
2.9.2 選擇脈波輸出方式..................................................................................... 59
2.9.3 選擇輸入脈波方式..................................................................................... 60
2.9.4 硬體極限信號........................................................................................... 60
2.9.5 對應(yīng)伺服馬達(dá)驅(qū)動器之信號 ......................................................................... 60
2.9.6 緊急停止................................................................................................. 61
2.9.7 驅(qū)動狀態(tài)之輸出........................................................................................ 61
2.9.8 汎用輸出信號........................................................................................... 61
3. 腳位名稱及信號說明 ............................................................................................ 62

MCX314As是一款專為四軸（通常指無人機、多旋翼飛行器或工業(yè)機器人的）運動控制系統(tǒng)設(shè)計的高性能集成電路（IC）。這款I(lǐng)C屬于微控制器（Microcontroller）范疇，集成了豐富的功能，如脈沖寬度調(diào)制（PWM）輸出以驅(qū)動電機，速度和位置傳感器接口，以及內(nèi)置的算法庫支持飛控系統(tǒng)中的姿態(tài)估計、PID控制等核心算法。它還可能具備故障檢測和診斷能力、通信接口（如UART、SPI或CAN總線）用于與上位機或其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 具體來說，MCX314As可能具有以下幾個關(guān)鍵特性： 1. **高精度 PWM 控制**：用于精確調(diào)節(jié)四個電動機的速度，確保電機運轉(zhuǎn)平滑并實現(xiàn)精準(zhǔn)的姿態(tài)控制。 2. **多軸運動解析**：集成陀螺儀、加速度計和其他類型的傳感器接口，用于實時獲取飛行器的姿態(tài)信息，進(jìn)行空間定向計算。 3. **內(nèi)置PID控制器**：提供自適應(yīng)控制策略，優(yōu)化電機轉(zhuǎn)速以維持預(yù)設(shè)的飛行參數(shù)，例如高度、速度和航向。 4. **低功耗設(shè)計**：適用于長時間運行且對電池續(xù)航要求高的應(yīng)用場合。 5. **靈活的通信接口**：方便與地面站或其他外設(shè)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)交互和固件升級。 綜上所述，MCX314As是一款針對多軸運動控制需求的專業(yè)級IC解決方案，在無人駕駛航空器、機器人以及其他需要精密運動控制的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。