PCL6045B評估板ETH6045D

ETH6045D評估板介紹

PCL6045B評估板ETH6045D是四軸評估板，是對日本NPM公司運動控制晶片PCL6045BL（注意：不是PCL6045B）的學習以及性能習慣。100M乙太網（Ethernet）架構評估板採用了802.3乙太網匯流排接口進行通信，可以通過該網口在桌上型電腦或者筆記本電腦上進行運動控制晶片PCL6045BL的學習和評估，大大提高了效率，能實現步進電機以及伺服電機的高速脈衝控制，任意2軸圓弧插補，2~4軸的直線插補。4軸全部配置編碼器信號輸入接口（422電平差分輸入）。

ETH6045D評估板硬體系統結構如下圖，ARM通過16位匯流排接口與PCL6045BL晶片進行通信，電源模組包括5V，24V兩個隔離電源輸入，5V供系統內部使用，24V用於光耦隔離供電。光耦的輸出電平可變（24V或者5V）。

ETH6045D評估板硬體系統結構圖

ETH6045D評估板硬體設計採用核心板與底板架構，核心板採用的MCU 是ATMEL工業級ARM9晶片AT91RM9200，核心板帶16M位元組SDRAM和8M位元組NORFLASH。底板引出PCL6045BL的所有接口，包括IO與四軸控制信號，編碼器，手輪等等；底板全光耦隔離，高速光耦與低速光耦。軟體方面，核心板內運行嵌入式Linux系統，帶有完善的各部分驅動（串口，USB接口，IO控制，norflash-JFFS2等等）。ETH6045D評估板V1.2實物圖如下(核心板在背面)：尺寸是175 x 115 mm

ETH6045D評估板V1.2實物圖

軟體系統介紹

評估板的軟體分為Windows上位機調試軟體與板內嵌入式軟體，上位機軟體通過網口給板內嵌入式軟體發命令，來實現控制PCL6045BL晶片進行相關動作。上位機軟體採用VC6.0開發，界面如下圖:

上位機軟體開發界面

板內嵌入式軟體系統結構如下圖，最頂層的守護進程，負責網口通信，接收到的數據進行協定處理，控制PCL6045BL進行運動控制，傳送狀態數據包等等。

板內嵌入式軟體系統結構圖

結構布局與接口

評估板結構布局如下圖：

接口	功能描述
P1	通用IO口
J2	手輪及外部按鍵輸入信號
J1	各軸到位，復位，鎖存，清零信號
J4、J5、J6、J7	各軸控制信號
U24	外部限位等開關輸入信號

X軸與驅動器連線示意圖
接口定義	接口說明
ETH6045D ---DB15(母頭)定義	表格內容1

表格內容1：Extern_OUTx，Extern_DIRx，Extern_SRV_ONx分別為脈衝，方向和驅動器工作使能輸出。Extern_EAx-，Extern_EAx+，Extern_EB+，Extern_EB-，Extern_EZ+，Extern_EZ-為編譯器差分輸入引腳。Extern_ALMx為報警輸入，Extern_INPx為到位輸入引腳（注意：以下Y，Z，U軸接口定義相同）

X軸與驅動器連線示意圖：

X軸與驅動器連線示意圖

外部限位等開關輸入信號
序號	名稱	I/O	說明	序號	名稱	I/O	說明
1	Extern_+ELx	​	X軸正限位	9	Extern_+ELy	​	Y軸正限位
2	Extern_+ELz	​	Z軸正限位	10	Extern_+ELu	-	U軸正限位
3	Extern_-ELx	​	X軸負限位	11	Extern_-ELy	-	Y軸負限位
4	Extern_-ELz	​	Z軸負限位	12	Extern_-ELu	-	U軸負限位
5	Extern_ORGx	​	X軸原點	13	Extern_ORGy	-	Y軸原點
6	Extern_ORGz	​	Z軸原點	14	Extern_ORGu	-	U軸原點
7	Extern_SDx	​	X軸減速	15	Extern_SDy	-	Y軸減速
8	Extern_SDz	​	Z軸減速	16	Extern_SDu	​	U軸減速

手輪及外部按鍵輸入信號
序號	名稱	I/O	說明	序號	名稱	I/O	說明
1	​	​	​	9	​	​	​
2	​	​	​	10	​	-	​
3	​	​	​	11	Extern_#PEx	-	X軸脈衝輸入使能
4	Extern_#PEy	​	Y軸脈衝輸入使能	12	Extern_#PEz	-	Z軸脈衝輸入使能
5	Extern_#PEu	​	U軸脈衝輸入使能	13	Extern_PA	-	脈衝輸入
6	Extern_PB	​	脈衝輸入	14	Extern_+DR	-	電平驅動輸入
7	Extern_-DR	​	電平驅動輸入	15	Extern_VCC+5.0V	-	​
8	​	​	​	​	​	​	​

PCL6045BL晶片介紹

PCL6045BL運動控制晶片，由NPM公司生產，是一種通過匯流排接收CPU命令、並產生脈衝控制步進電機或脈衝驅動型伺服電機的CMOS大規模集成晶片，可提供多種輸出運動控制功能，包括連續、定長、回原點等輸出方式，採用176針QFP封裝，3.3V±10%單電源供電，工作溫度範圍－40℃～70℃。晶片功能豐富、硬體接口和軟體編程簡單、集成度和可*性高，可以廣泛套用於數控工具機、紡織機械、印刷機械、包裝機械、各類切割機、雕刻機、機器人等數控機械的運動控制中。

PCL6045BL是NPM的最高功能脈衝控制晶片。直線插補/圓弧插補、動作中的速度以及目標位置的變更、最高速度的自動修正，停止時振動抑制，軟限位，操作開關直接輸入，多種原點復歸方式，機械系統輸入，伺服電機I/F等多種功能。具備這些豐富的功能，易構建起複雜的運動控制系統。

數據手冊下載：PCL6045B評估板ETH6045D

參數

任意2軸間的圓弧插補、任意2-4軸間直線插補（可實現複數LSI間5軸以上的直線插補）

最高輸出頻率:6.5Mpps

內藏4個/軸UP/DOWN計數器

內藏5個/軸28bit比較器

可實現動作中的速度以及目標位置變更

RoHS對應品★規格

參考時鐘:19.6608MHz

最高輸出頻率:6.5Mpps

速度設定暫存器數:3(FL.FH.FA:補正速度)

速度設定範圍:1~65,535

速度倍率設定範圍:0.1X~100X

加速率設定範圍:1~65,535

減速率設定範圍:1~65,535

目標位置脈衝設定範圍:-134,217,728~134,217,727

減速點設定範圍:0~16,777,2150

U/D計數器:各軸28bits×3和16bits ×1（偏差計數器）

比較器:各軸28bitsx5

編碼器輸入:各軸A,B,Z 相和脫調檢出用A,B相

通用輸入端子:各軸8bits

通用輸出端子:通用端子的輸入、輸出均可設定CPU I/F8/16 bits bus

S曲線加減速控制:S曲線（2次曲線）

次動作用預緩衝器:2段

當前位置計數器0點復歸：有

編碼器並用的原點復歸：有

原點搜尋/原點選出功能：有

IDLING（空轉）脈衝：0～7脈衝

手動脈衝輸入：有

步進電機脫調檢出：有★插補功能

任意2～4軸直線插補、圓弧插補

控制軸數:4軸

PACKAGE：176- pin QFP

區別點

PCL6045BL 是PCL6045B的替代品，具體差別如下表:

區別點	PCL6045B	PCL6045BL
電源供電	晶片引腳33,61,100,121,149,161,162,165,166,167，5V輸入	晶片引腳33,61,100,121,149,161,162,165,166,167，3.3V輸入
功耗	相對高	相對低
輸入輸出(接口)	輸入信號電平是5V。輸出信號是5v，電流最大8mA。	內容說明1
動作模式(MOD)	​	追加了圓弧插補DUMMY動作(MOD=6Fh)
封裝	引腳定義相同，尺寸基本相同	引腳定義相同，尺寸基本相同
軟體	兼容	兼容

內容說明1：輸入信號電平可以是3.3V，也可以是5V（為了整個系統的問題考慮，最好用3.3V電平信號）。輸出信號是3.3V，電流最大6mA。

幾種晶片對比

MCX314AL 是MCX314AS的替代品，3.3V 供電的低電壓版本，PCL6045BL與MCX314AL比較，PCL6045BL形狀尺寸略大點：

1.在性能上，全部是四軸運動晶片，全部是日本進口， 差異小

2.價格上，批發零售PCL6045BL比MCX314AL全部要便宜大概150元人民幣

3.購貨周期上，全部是從日本進貨，這部分周期區別小，可是NPM公司的銷售備貨強一些，所以PCL6045BL對比MCX314AL要輕易購買到，周期更短一些。

4.研發難易程度上，這兩個晶片全部是基於匯流排接口，暫存器控制方式，公開的中文版資料方面，PCL6045BL與MCX314AL各有一本書專門講解，對於明白運動控制的研發人員來說，學習的難易程度是一樣的。

儘管如此，產品方案實施方面，PCL6045BL比MCX314AL的時間更加短，這是由於NPM公司有委託中國區代理開發PCL6045BL評估板，並提供所有授權資料（包括原理圖，PCB，原始碼），比MCX314AL的優勢在於提供硬體圖紙和原始碼（當然是付費的，但價格還比較合理普通單位全部能接受），能給開發單位節省1到2個月的研發時間。

參考文檔：