作為光刻機(jī)核心單元之一，超精密工件臺(tái)主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)快速掃描、上下片、精密定位、調(diào)平調(diào)焦等功能。目前，較為成熟的方案大多采用 VME
并行總線架構(gòu)來建立超精密工件臺(tái)控制系統(tǒng)，由于隨著系統(tǒng)性能要求的提升，VME
總線以及相應(yīng)的處理器已無法滿足需求，所以必須設(shè)計(jì)一種新型工件臺(tái)控制系統(tǒng)。
2.1
系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析
2.1.1
工件臺(tái)系統(tǒng)總體介紹
如圖
2-1
所示，步進(jìn)掃描投影型光刻機(jī)的工件臺(tái)主要由測(cè)量硅片臺(tái)、曝光硅片臺(tái)和掩模臺(tái)三大部分構(gòu)成，硅片臺(tái)和掩模臺(tái)之間為透視系統(tǒng)。在曝光過程中，控制系統(tǒng)需要對(duì)硅片臺(tái)、掩模臺(tái)通過激光干涉儀進(jìn)行高精密位置測(cè)量，并對(duì)多個(gè)自由度進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)精確定位運(yùn)動(dòng)。
????????圖 2-2
、圖
2-3
分別為實(shí)驗(yàn)室α樣機(jī)硅片臺(tái)、掩模臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)，均采用粗精疊層結(jié)構(gòu)，由粗動(dòng)臺(tái)、微動(dòng)臺(tái)、線纜臺(tái)以及平衡塊組成。硅片臺(tái)粗動(dòng)臺(tái)沿 X
、
Y 方向以及繞 Z 方向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力由 4 個(gè)相同線圈陣列供給，每個(gè)線圈陣列均由三個(gè)線圈單元組成；微動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括 2 個(gè) X 向的動(dòng)鐵式音圈電機(jī)、2 個(gè) Y 向的動(dòng)鐵式音圈電機(jī)以及 4 個(gè) Z 向的動(dòng)鐵式音圈電機(jī)；平衡塊四角上均安裝了防漂移電機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，測(cè)量硅片臺(tái)和曝光硅片臺(tái)系統(tǒng)所需驅(qū)動(dòng)軸數(shù)共達(dá) 32 個(gè)。
同樣，掩模臺(tái)系統(tǒng)中微動(dòng)臺(tái)也由
2
個(gè)
X
向音圈電機(jī)、
2
個(gè)
Y
向音圈電機(jī)和
4 個(gè) Z
向音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)；粗動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含
2
個(gè)
Y
向的直線電機(jī)；掩模臺(tái)平衡塊 有 2
個(gè)防漂移電機(jī)。因此，掩模臺(tái)系統(tǒng)共需驅(qū)動(dòng)的軸數(shù)為
12
個(gè)。經(jīng)過最終統(tǒng)計(jì)， 工件臺(tái)系統(tǒng)需驅(qū)動(dòng)的軸數(shù)總共為 44
個(gè)，具體統(tǒng)計(jì)如表
2-1
、表
2-2
所示。
????????硅片臺(tái)、掩模臺(tái)的測(cè)量系統(tǒng)包括微動(dòng)臺(tái)絕對(duì)位置反饋測(cè)量、微動(dòng)臺(tái)與粗動(dòng)臺(tái)相對(duì)位置局部閉環(huán)測(cè)量、粗動(dòng)臺(tái)與線纜臺(tái)相對(duì)位置測(cè)量、線纜臺(tái)與平衡塊相對(duì)位置測(cè)量、平衡塊位置測(cè)量和相關(guān)的電氣限位信號(hào)測(cè)量。在硅片臺(tái)的測(cè)量系統(tǒng)中，微動(dòng)臺(tái)絕對(duì)位置反饋測(cè)量由 18 軸激光干涉儀實(shí)現(xiàn)；微動(dòng)臺(tái)與粗動(dòng)臺(tái)相對(duì)位置局部閉環(huán)測(cè)
量采用 3
個(gè)
PSD
傳感器；粗動(dòng)臺(tái)與線纜臺(tái)相對(duì)位置測(cè)量采用
2
個(gè)
PSD
傳感器；線 纜臺(tái)與平衡塊相對(duì)位置測(cè)量由 2
個(gè)光柵編碼器采集完成；平衡塊相對(duì)地面位置信 息則由 4
個(gè)絕對(duì)光柵編碼器采集；平衡塊電氣限位信號(hào)
8
個(gè)。
????????在掩模臺(tái)的測(cè)量系統(tǒng)中，微動(dòng)臺(tái)絕對(duì)位置反饋測(cè)量由 9 軸激光干涉儀實(shí)現(xiàn)； 微動(dòng)臺(tái)與粗動(dòng)臺(tái)相對(duì)位置局部閉環(huán)測(cè)量由 8
個(gè)電渦流傳感器完成；粗動(dòng)臺(tái)與平衡 塊相對(duì)位置采用 2
個(gè)絕對(duì)編碼器采集；平衡塊相對(duì)地面位置通過
2
個(gè)絕對(duì)光柵編 碼器采集；粗動(dòng)臺(tái)電氣限位信號(hào)和平衡塊電氣限位信號(hào)共 8
個(gè)。系統(tǒng)所需采集的 信號(hào)數(shù)統(tǒng)計(jì)如表 2-3
、表
2-4
所示。
?
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-438458.html
2.1.2
系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題分析及需求提出
????????為保證工件臺(tái)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)中數(shù)百個(gè)傳感器反饋數(shù)據(jù)須實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭\(yùn)動(dòng)控制器，而運(yùn)動(dòng)控制器必須要在規(guī)定的伺服周期內(nèi)完成 44
軸的位置解算、 精密軌跡插補(bǔ)、位置-
加速度誤差補(bǔ)償、電機(jī)解耦等控制算法以及誤差處理、控制 過程數(shù)據(jù)保存等任務(wù)，最后將伺服運(yùn)算結(jié)果輸送到各個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。 目前步進(jìn)掃描光刻機(jī)工件臺(tái)控制系統(tǒng)廣泛采用 VME 總線構(gòu)架，由于工件臺(tái)控 制系統(tǒng)所需控制的電機(jī)數(shù)量大量增加，而且反饋信號(hào)也大量增加，如果只采用一臺(tái)工控機(jī)來處理所有的信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)負(fù)載量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一臺(tái)機(jī)箱無法容納眾多的控制卡和信號(hào)處理卡。針對(duì)這種情況，控制系統(tǒng)被分為運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)和激光數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，分別嵌入于運(yùn)動(dòng)控制側(cè)與測(cè)量側(cè)兩個(gè) VME 機(jī)箱中。運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)的 VME 機(jī)箱中插有多塊運(yùn)動(dòng)控制卡（MC）、單板計(jì)算機(jī)卡和一塊帶有光纖 接口的主同步總線控制板（MBC）。MC 卡之間通過 VME 機(jī)箱的 P2 口自定義的非 復(fù)用同步位置數(shù)據(jù)總線（PDB）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；MBC 接收來自激光數(shù)據(jù)采集子系 統(tǒng)發(fā)過來的硅片臺(tái)微動(dòng)臺(tái)、掩模臺(tái)微動(dòng)臺(tái)的位置數(shù)據(jù)；VME 總線作為單板計(jì)算機(jī) 與運(yùn)動(dòng)控制卡和 MBC 之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，用MBC、MC 初始化，MC 固件下 載和命令傳輸?shù)取ａ槍?duì)以上 VME 控制系統(tǒng)，歸納以下幾點(diǎn)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在 的問題及需求：
1
）多處理器之間數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性
VME
系統(tǒng)利用機(jī)箱背板的
P2
口自定義的非復(fù)用同步位置數(shù)據(jù)總線（
PDB
）作 為多塊 MC
運(yùn)動(dòng)控制卡之間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，用以在每個(gè)中斷伺服周期（
200us
） 內(nèi)傳輸實(shí)時(shí)的伺服數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。由于 PDB
總線的數(shù)據(jù)傳輸帶寬理論帶寬為 320Mbps，據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量在
800B-4KB
范圍內(nèi)，為了提高伺服系統(tǒng)采樣 頻率，增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，總線帶寬必須有所提高。
2
）處理器運(yùn)算性能
VME
系統(tǒng)中
MC
卡集成單核
TMS320C6713b
處理器，其主頻性能只有
300MHz
， 現(xiàn)在 DSP
處理性能已超過
1GHz
，因此提高處理器主頻可使得控制算法計(jì)算時(shí)間 縮短，進(jìn)而提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
3
）光纖接口數(shù)量
在
VME
系統(tǒng)中，每個(gè)
MC
卡集成了相應(yīng)的光纖接口，都能進(jìn)行獨(dú)立的數(shù)據(jù)采 集，由于一塊 MC
卡上光纖口資源有限，導(dǎo)致出現(xiàn)以下復(fù)雜情況：
情況 i
：例如，微動(dòng)臺(tái)的伺服計(jì)算由一塊
MC
完成，由于單塊
MC
卡光纖口有 限，無法采集該微動(dòng)臺(tái)的所有傳感器反饋信號(hào)，那么微動(dòng)臺(tái)某一個(gè)反饋信號(hào)則必須 由另一塊 MC
卡采集完成后經(jīng)
PDB
總線傳輸過來，增加了不必要的總線數(shù)據(jù)傳 輸環(huán)節(jié)；
情況
ii
：除了采集問題，一塊
MC
卡在每個(gè)伺服周期內(nèi)控制微動(dòng)臺(tái)的
8
個(gè)電 機(jī)，光纖口的不足致使此塊 MC
卡須將相應(yīng)的電機(jī)控制量通過
PDB
總線傳輸至另 一塊 MC
卡，由另一塊
MC
卡的光纖口將最終的電機(jī)控制量發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器。 雖然單 DSP
單光纖口具有模塊化的功能，但所面臨的系統(tǒng)環(huán)境復(fù)雜，無法更 優(yōu)的應(yīng)用于當(dāng)前系統(tǒng)中，使得系統(tǒng)數(shù)據(jù)流不合理、凌亂。
4
）系統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)
VME
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)計(jì)算方面采用多個(gè)單核
DSP 并行處理模式，面對(duì)眾多控制對(duì)象和傳感器信號(hào)，一臺(tái) VME 機(jī)箱無法容納更的控制卡和信號(hào)處理卡。隨著多核 DSP 技術(shù)的快速發(fā)展，多個(gè)多核 DSP 并行計(jì)算模式有待應(yīng)用，不僅可以精簡(jiǎn)整個(gè)控制系統(tǒng)，而且提高編程效率。
因此，為了提高光刻機(jī)工件臺(tái)的定位、跟蹤精度以及生產(chǎn)效率，控制系統(tǒng)必須在更短的伺服周期內(nèi)完成大量的位置數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、控制計(jì)算和控制量輸出 等任務(wù)。然而，基于 VME
總線的工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)瓶頸主要在于總線數(shù)據(jù)吞吐 速率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shù)據(jù)處理能力以及接口局限等多方面原因。因此亟待構(gòu)建一種基于 VPX
總線的多核處理器并行處理架構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)工件臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件和軟件，試圖將伺服周期縮短至 100us
。
2.2.2
運(yùn)動(dòng)控制卡（
MC_4DSP_VPX
）
除了總線帶寬之外，運(yùn)動(dòng)控制卡核心處理器的性能也對(duì)工件臺(tái)控制系統(tǒng)伺服周期影響較大，目前在工業(yè)控制領(lǐng)域中，單片機(jī)、ARM
、
DSP
、
FPGA
和
PowerPC 等一些微處理器比較常用。相比較而言，單片機(jī)主要面向于低端市場(chǎng)；ARM
在任 務(wù)管理、軟件系統(tǒng)支持等方面具有優(yōu)勢(shì)；FPGA
雖然在理論上可以達(dá)到更高頻率和 信號(hào)處理速度，可是編譯復(fù)雜，開發(fā)周期長(zhǎng)，由于 FPGA
具有超強(qiáng)的邏輯編程柔性和并行處理資源，故只作為協(xié)處理器用在接收發(fā)送信號(hào)端；ASML
公司采用的單核
PowerPC
成本高且存在技術(shù)封鎖問題，而且經(jīng)過前期在
PowerPC
上的
RapidIO
帶 寬測(cè)試，通信延遲較大，不符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；DSP
具有杰出的大數(shù)據(jù)處理能力， 而且隨著處理數(shù)據(jù)量的增加，單核 DSP
芯片發(fā)展越來越不滿足系統(tǒng)要求，傳統(tǒng)嵌 入式系統(tǒng)是增加并行處理板上單核 DSP
芯片數(shù)量
[34]
或者增加單板數(shù)量，這樣會(huì)導(dǎo) 致單板面積增大、I/O
不足或機(jī)箱內(nèi)板卡數(shù)過多等問題，因此多核
DSP
在運(yùn)算速 度、系統(tǒng)精簡(jiǎn)度和開發(fā)難度上有較好優(yōu)勢(shì)，并且依靠上一代單核 DSP
系統(tǒng)，具有 一定的可移植性。通過對(duì)系統(tǒng)需求以及處理芯片的性能和價(jià)格等方面的比較和分
析，本文選取
TI
公司的
TMS320C6678
這一款多核
DSP
作為運(yùn)動(dòng)控制板卡的核心 處理器。
2
）運(yùn)動(dòng)控制卡（
MC_4DSP_VPX
）
運(yùn)動(dòng)控制卡
MC_4DSP_VPX
是一塊通用的
6U VPX
板卡?？紤]到系統(tǒng)的擴(kuò)展 性，例如后期需要融入對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，曝光系統(tǒng)等子系統(tǒng)，單板采用集成 4
片
C6678
和 1 片
K7 FPGA
的方案，增加系統(tǒng)處理器的冗余度。每片
C6678
芯片可外掛
4GB
的 DDR3，單板總存儲(chǔ)容量可高達(dá)
16GB
，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，可使用于大規(guī)模實(shí) 時(shí)信號(hào)處理。單板內(nèi)部總體框圖及實(shí)物圖如圖 2-7
、圖
2-8
所示。 運(yùn)動(dòng)控制卡 MC_4DSP_VPX
部分資源如下所述：
?
板載
4
片
C6678
處理芯片，工作頻率最高為
1.25GHz
，一般保守設(shè)置為
1GHz
， 2 片
C6678
芯片作為
1
個(gè)處理節(jié)點(diǎn)，其間通過互連總線
Hyperlink
實(shí)現(xiàn)通信；
?
每片
C6678
和
FPGA
與
RapidIO Switch
的互連分別通過
1
路
X4 RapidIO
接口 和 2
路
X4 RapidIO
接口實(shí)現(xiàn)，
RapidIO Switch
提供
4
路
X4 RapidIO
接口，與VPX 背板的
P1
口相連，則多塊板卡則通過背板的
RapidIO
總線和
P1
口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2.2.3
光纖接口卡（
FC_FPGA_VPX
）
正如
2.1.2 節(jié)中提到的光纖接口數(shù)量受限問題，本文方案擬將光纖接口與運(yùn)動(dòng)控制處理 卡 分離， 所 有 的 光 纖 接 口 接 口 集 成 于 單 塊 板 卡 。 光纖接口 卡（FC_FPGA_VPX）由硬件公司根據(jù)實(shí)驗(yàn)室需求完全定制設(shè)計(jì)，板上使用 1 片 K7FPGA 實(shí)現(xiàn)光纖接口的管理。常用接口包括：前面板 12 個(gè)協(xié)議可定義光口，同步信號(hào)輸入輸出接口、JTAG 接口等。參考方案框如圖 2-9 所示：
光纖接口卡
FC_FPGA_VPX
部分資源如下所述：
?
P1
：
K7 FPGA
提供
4
個(gè)
x4 GTX
；
?
P2
：
K7_FPGA
提供
2
個(gè)
x1 PCIe
；
?
P4
：
K7 FPGA
提供多路
LVDS
差分對(duì)，
2
個(gè)
Ethernet
；
?
P5
：
K7 FPGA
提供多路
LVDS
差分對(duì)，并根據(jù)要求定義；；
?
P6
：
K7 FPGA
提供系統(tǒng)
SYN
信號(hào)及
32bit
自定義總線；
?
前面板提供
12
路光纖，采用
SFP
接口形式，提供
LED
指示通斷；
?
前面板提供
1
路輸出同步定時(shí)信號(hào)，
1
路輸入同步定時(shí)信號(hào)，采用
RJ45
接口
形式；
2.2.4
主控卡（
HOST_CPU_VPX
）
主控卡
HOST_CPU_VPX
擬選用
PPC
（
TBD
）結(jié)構(gòu)，根據(jù)項(xiàng)目要求所提的部
分資源需求描述如下：
?
主控單元
?
CPU
采用高性能
PowerPC
；
?
內(nèi)存：
8 GB DDR3 (1600 MHz)
；
?
硬盤采用
256G
固態(tài)硬盤；
?
1
片
PCIE
轉(zhuǎn)
RapidIO Switch
；
?
支持
VxWorks6.8
操作系統(tǒng)；
?
對(duì)外接口
?
前面板
3
個(gè)
USB2.0
接口；
?
前面板
2
個(gè)
RJ-45
輸出千兆以太網(wǎng)；
?
前面板
1
個(gè)
VGA
視頻輸出接口；
?
背板
2
個(gè)
4XRapidIO
。
2.2.5 VPX
機(jī)箱背板
VPX
機(jī)箱背板是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸鏈路，是各功能模塊之間的數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)，
承載著系統(tǒng)全部功能模塊，除了給各個(gè)模塊供電，還為各模塊間的數(shù)據(jù)高速傳輸提
供通道，并為外接信號(hào)提供接口等。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，
VPX
背板可以是星型、雙星
型、菊花鏈型和孔網(wǎng)型等。
實(shí)驗(yàn)室所定制的
VPX
機(jī)箱采用
6U
加固式機(jī)箱，背板共有
6
個(gè)槽位，包括
1
個(gè)電源槽和
5
個(gè)處理模塊槽，其中，
3
槽為主控槽，
1,2,4,5
槽為負(fù)載槽。背板各槽
的連接方式如圖
2-10
所示。
VPX
機(jī)箱背板部分資源描述如下所述：
?
主控槽
P0
，
P1
，
P2
與其它板卡互連，
P3
，
P4
，
P5
，
P6
與其它板卡不互連，預(yù)
留為后插卡；
?
P0
：主電源采用
+12V
供電、
+5V
供電、系統(tǒng)管理和復(fù)位等；
?
P1
：
4
個(gè)
4X RapidIO
組成
FULLMESH
拓?fù)洌?
?
P4
上每個(gè)負(fù)載槽有
2
路千兆以太網(wǎng)；
?
P4
和
P5
：可作為
4
個(gè)
4XTS201LINK
接口使用，也可作為
32
對(duì)高速
LVDS
信
號(hào)使用；
?
P6
上定義了
32bit
自定義總線和
23bit
同步單端定時(shí)總線。
2.3
基于
RapidIO
總線的控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.3.1
控制系統(tǒng)總體層次結(jié)構(gòu)劃分
由于工件臺(tái)整機(jī)系統(tǒng)非常復(fù)雜，涉及的傳感器和電機(jī)軸特別多，因此通過采用
主從結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，分析各部分的關(guān)聯(lián)程度，將不同的部分合理部署
在相應(yīng)的層次中。如圖
2-11
所示，光刻機(jī)工件臺(tái)整體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)共規(guī)劃了五層，
從上之下依次是總控制層、分系統(tǒng)層、運(yùn)動(dòng)控制層、
IO
接口層和傳感器執(zhí)行器層，
各層控制結(jié)構(gòu)的具體功能
[36]
如下：
1
）總控制層即上位機(jī)監(jiān)視器，不僅提供人機(jī)交互界面，進(jìn)行運(yùn)行操作、測(cè)試
診斷、數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析等工作，而且通過與分系統(tǒng)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)
現(xiàn)對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的工作指令調(diào)度及協(xié)調(diào)管理，完成工件臺(tái)的工作流程。
2
）分系統(tǒng)層主要包含工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制分系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)分系統(tǒng)等各個(gè)分系統(tǒng)的主
控制器，負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的軟硬件管理及任務(wù)調(diào)度等。在工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制分系統(tǒng)，
主控卡為
Power PC
板卡，其工作在主模式，對(duì)工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制層的從設(shè)備進(jìn)行管
理與調(diào)度。通過以太網(wǎng)（
Ethernet
）與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)命令接收、命令解析、任
務(wù)調(diào)度以及上傳數(shù)據(jù)等任務(wù)。
3
）運(yùn)動(dòng)控制層包含有工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡、光纖接口卡和激光計(jì)數(shù)卡，相對(duì)于
主控卡
HOST_CPU_VPX
，工作在從模式，主要負(fù)責(zé)各控制臺(tái)運(yùn)動(dòng)軸的閉環(huán)伺服控
制。其中，運(yùn)動(dòng)控制卡主要實(shí)現(xiàn)相關(guān)伺服運(yùn)算以及與分系統(tǒng)層通訊完成命令解析與
功能執(zhí)行；光纖接口卡作為數(shù)據(jù)交互中心，為各種數(shù)據(jù)提供的外圍接口，負(fù)責(zé)位置
數(shù)據(jù)的接收，數(shù)據(jù)的傳輸，計(jì)算結(jié)果的輸出；激光計(jì)數(shù)卡則同步采集激光數(shù)據(jù)。
4
）
IO
接口層由功率放大器控制卡（驅(qū)動(dòng)器）和傳感器卡組成。功率放大器控
制卡通過高速光纖接收運(yùn)動(dòng)控制層的控制指令，并轉(zhuǎn)化成電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，
而傳感器卡將采集的多種傳感器信號(hào)通過光纖上傳至運(yùn)動(dòng)控制層。
5
）傳感器執(zhí)行器層的設(shè)備主要是各種傳感器和電機(jī)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)物理信號(hào)（位
置、溫度、力等）的采集以及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。
?
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-438458.html
2.3.2
基于
RapidIO
總線的控制系統(tǒng)架構(gòu)
考慮到目前
DSP
性能的極大提高，特別是保持與前期工作的兼容性，充分利
用已有成果經(jīng)驗(yàn)，避免較大幅度的方案變動(dòng)，總控制層、
IO
接口層和傳感器執(zhí)行
器層基本沿用了
VME
系統(tǒng)的部分技術(shù)方案，依舊使用一臺(tái)
VME
系統(tǒng)完成激光雙
頻干涉信號(hào)的處理，與運(yùn)動(dòng)控制側(cè)之間采用高速光纖連接。
運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)則根據(jù)控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，并針對(duì)所提出的問題和需求，采用
如圖
2-12
所示的結(jié)構(gòu)方案。方案中運(yùn)動(dòng)控制側(cè)機(jī)箱采用
VPX
系統(tǒng)，并結(jié)合
ASML
和華中科技大學(xué)等高校研制的基于
VME
總線的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，將
RapidIO
總線作為運(yùn)動(dòng)控制卡
MC_4DSP_VPX
和光纖接口卡
FC_FPGA_VPX
互連
通信網(wǎng)絡(luò)，具體優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：
1
）運(yùn)動(dòng)控制卡
MC
采用高性能的多核處理器
TMS320C6678
，一方面提高了主頻，
另一方面多
DSP
多核大規(guī)模并行處理模式極大增強(qiáng)了系統(tǒng)的運(yùn)算能力。
2
）運(yùn)動(dòng)控制卡
MC
采用
DSP
處理器與光纖接口模塊分離式設(shè)計(jì)，獨(dú)立的光纖接口
卡增加了光纖接口數(shù)量以及提高了連線靈活性，避免了系統(tǒng)數(shù)據(jù)流不合理現(xiàn)象。
3
）將
VME
總線和
PDB
總線替換成
RapidIO
總線和
UDB 總線，運(yùn)動(dòng)控制卡和光
纖接口卡之間采用
RapidIO
互連通信，由于總線帶寬極大提升以及，無須擔(dān)心總線
擁堵等問題，而且通過
UDB
總線自行構(gòu)建合理的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)。
到了這里，關(guān)于基于 VPX 總線的工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)-DSP+FPGA硬件架構(gòu)（一）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
