隨著電子技術的發(fā)展，微計算機控制技術和網(wǎng)絡技術的結合正在逐步應用于工業(yè)自動化領域采用網(wǎng)絡技術的遠程控制方式是未來發(fā)展趨勢之一。

電動機是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中應用最典型，最廣泛的執(zhí)行器件。直流電動機具有良好的線性調(diào)速特性、簡單的控制功能、較高的效率和優(yōu)異的動態(tài)特性，廣泛應用在各種調(diào)速控制中。在各種直流電機調(diào)速方法中，脈沖寬度調(diào)制（pulsewidthmodulation―pwm）因其需要的大功率可控器件少、線路簡單、調(diào)速范圍寬、電流波形系數(shù)好、附加損耗小、功率因數(shù)高，從而得到廣泛應用。pwm是指將輸出信號的基本周期固定，通過調(diào)整基本周期內(nèi)的工作周期的大小來控制輸出電壓，從而調(diào)整直流電機的轉(zhuǎn)速。

本設計采用了飛利浦半導體公司生產(chǎn)的基于a呢內(nèi)核的微處理器lpc2210和以太網(wǎng)控制芯片rtl8019as，實現(xiàn)了對直流永磁電機的pwm遠程調(diào)速控制。本文將詳細介紹lpc2210與rtl8019as的接口電路，以及直流電機的控制電路以及軟件編程。

2硬件設計lpc2210是基于一個支持實時仿真和跟蹤的款芯片內(nèi)部沒有片內(nèi)flash只帶16kb的片內(nèi)ram，不能滿足需要，所以在lpc2210外部存儲器接口的banko上擴展了一片2m字節(jié)的nor flash，在bankl上擴展了一片512k字節(jié)的psram.這款芯片內(nèi)部不帶網(wǎng)絡控制器，還需要在外部存儲器接口上擴展網(wǎng)絡控制器rtl8019as.電機驅(qū)動芯片選用sgs公司的l298n，其內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，即內(nèi)涵二個h橋的高電壓大電流雙全橋驅(qū)動器，接收標準ttl邏輯電平信號，可驅(qū)動46v，2a以下的電機。系統(tǒng)總體結構圖如所。

崗流電動機系統(tǒng)總體結構1網(wǎng)絡控制器與lpc2210的接口設計rtl8019as是由realtek公司生產(chǎn)的一種高度集成的以太網(wǎng)控制器，它實現(xiàn)了以太網(wǎng)媒介訪問層（mac）和物理層（phy）的全部功能。在芯片內(nèi)部集成了dma控制器、isa總線控制器、16ksram和網(wǎng)絡phy收發(fā)器。程序員可以通過dma方式把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入sram中，讓芯片自動將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；而芯片在接收到數(shù)據(jù)后，程序員也可以通過dma方式將其讀出。在全雙工模式下可以實行同時接收和發(fā)送。所以采用rtl8019as芯片作為網(wǎng)絡控制器是一個很好的選擇。網(wǎng)絡接口的原理圖如所示。

網(wǎng)絡接口原理圖理器的接口原理圖中，網(wǎng)絡控制器rtl8019as芯片工作在跳線模式，其基地址為0x0300，所以電路均接地，sa9接電源，sa8與地址總線的a22連接，sa5與lpc2210單片機的外部存儲器接口bank3片選cs3連接，當sa8為1，sa5為0時，選中rtl8019as芯片，其操作地址為0x83400000~0x8340001f.由于lpc2210單片機是總線開放型的微控制器。所以電路設計是以16位總線方式對網(wǎng)絡控制器rtl8019as進行訪問的，即lpc2210單片機的數(shù)據(jù)總線d0~d15與網(wǎng)絡控制器rtl8019as的sd0~sd15連接，由于網(wǎng)絡控制器rtl8019as的工作電源是5v，而lpc2210單片機的i/o電壓是3.3v，所以總線上串接470的保護電阻。

22電機控制電路設計微處理器lpc2210的脈寬調(diào)制器pwm是建立在標準定時器0八之上的，可實現(xiàn)6個單邊沿控制或3個雙邊沿控制pwm輸出，或這兩種類型混一個匹配寄存器（pwmmr0~pwmmr6）控制pwm邊沿的位置。當單邊沿控制時，pwmmr0匹配時輸出上升沿，與另一個匹配寄存器匹配時輸出下降沿。本設計控制一個直流電機，僅需要兩路pwm輸出，實際中選用了pwm5 21）和pwm6（p0.9）。為提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在微處理器和電機驅(qū)動放大電路之間用了光電耦合器（tlp521），實現(xiàn)電氣隔離。

放大微處理器輸出信號采用的是專用集成電路l298n.其內(nèi)部集成了2個h橋以及橋臂上開關管的推動電路、防止橋臂直通的控制邏輯電路，接收標準ttl邏輯電平信號。l298n有兩個相同的模塊，每個模塊有3個控制輸入端：一個使能端和兩個方向控制端。3個輸入端的控制電平與電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)的關系如表1所示。其中h表示高電平，l表示低電平，x表示高電平或低電平。

表1 l298n控制信號與直流電機轉(zhuǎn)向的關系表電機運轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)快速停止自由停止測量電機速度選用的是增量式光電編碼器，通過對光電編碼器輸出脈沖進行計數(shù)，將所得數(shù)據(jù)直接送給為處理器處理，無需a/d轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，簡化了電路。由于微處理器lpc2210無外部事件計數(shù)器，對外部時間計數(shù)需用外部中斷或者定時器捕獲功能，本設計中，使用了外部中斷3（p0.20），光電編碼器的輸出信號經(jīng)過施密斯觸發(fā)器整形之后，直接接到微處理器lpc2210的p0.20口?？刂齐娐吩韴D如所示。

控制電路原理軟件設計網(wǎng)絡控制器rtl8019as與控制計算機之間的通信采用的是tcpp協(xié)議，可以確保數(shù)據(jù)準確無誤的傳送。在進行數(shù)據(jù)傳送的過程中把微控制器lpc2210作為服務器，pc機作為客戶機。pc機發(fā)送指令，微控制器lpc2210通過以太網(wǎng)接收到指令，并根據(jù)指令控制電動機的運行。因此，根據(jù)實際需要采用多任務實時操作系統(tǒng)來管理微處理器，并且要有基于此操作系統(tǒng)的tcpp協(xié)議棧。本設計，在微處理器上的軟件平臺采用了源代碼開放的嵌入式實時操作系統(tǒng)uc/os―和周立功公司的tcp/ip協(xié)議棧zlgp.uc/os―是一個完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實時多任務內(nèi)核，是針對嵌入式應用而設計的，而且，在設計之初就充分考慮到了它的可移植性，它的大部分源代碼都是用可移植的ansic編寫的。zlg/ip是周立功公司開發(fā)的基于uc/os―的小型tcpp協(xié)議棧，它使用uc/os―實時操作系統(tǒng)的信號機制來實現(xiàn)一個多任務并行并可重入的協(xié)議棧。zlg/ip還具有層次清晰，易于升級和修改等特點，帶有socketapi接口函數(shù)，很方便使用者進行應用層功能的開發(fā)。

本系統(tǒng)需要實現(xiàn)以下基本功能：微處理器接收控制計算機發(fā)過來的數(shù)據(jù)，判別是參數(shù)還是指令，加以處理并做出相應的動作。同時，計算直流電機的當前轉(zhuǎn)速，并把當前轉(zhuǎn)速發(fā)給控制計算機，用于顯示。根據(jù)指令，微處理器執(zhí)行不同的算法，計算出pwm占空比，用以調(diào)節(jié)直流電機的轉(zhuǎn)速。為此，在uc/os―操作系統(tǒng)中，編寫了以下任務來實現(xiàn)基本功能：，初始化使用到的各個寄存器和變量，并創(chuàng)建各個任務。

的socketapi函數(shù)，接收控制計算機傳來的數(shù)據(jù)，判別指令，同時把控制計算機需要的數(shù)據(jù)發(fā)送回去。

機選用的控制算法，實時計算pwm波的占空比。

個途徑：全局變量和發(fā)消息給另一個任務。本系統(tǒng)中，筆者對一些判斷標志使用了全局變量，而對其他使用了消息郵箱。

下面是控制電機轉(zhuǎn)速的兩個任務的主要程序://電機轉(zhuǎn)向標志，全局變量os-event //定義傳遞新占空比的郵箱//通過消息郵箱等待占空比數(shù)據(jù)到來if（dirbbbbbb-key==0）//判斷電機轉(zhuǎn)向pwmmr6=msg；//使能新的占空比//計算新占空比任務pdatpdata //延時//判斷標志，選擇算法//通過郵箱發(fā)送新的占空比+完成。visualc++提供了一個casyncsocket類可實現(xiàn)socket網(wǎng)絡編程。本設計中，控制計算機和微處理器的數(shù)據(jù)交換都是調(diào)用該異步socket類完成的。由于visualc++操作簡單功能強大，其他操作，如數(shù)據(jù)處理，曲線顯示等也由visualc++完成。

4結束語本設計充分利用微處理器lpc2210和網(wǎng)絡控制器rtl8019as提供的各種功能，以uc/os―和zlg/ip為基礎，成功的實現(xiàn)了對直流永磁電機的遠程控制，設計了一個基于arm微處理器，功能齊全、控制靈活的直流電機以太網(wǎng)控制器，并在實踐中得到了應用。這種單片機技術與tcp/ip網(wǎng)絡技術的結合是未來嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一大方向，也是未來工業(yè)控制自動化的發(fā)展趨勢之一。

本文作者創(chuàng)新點：利用arm微處理器lpc2210和網(wǎng)絡控制器rtl8019as實現(xiàn)了對直流電機的以太網(wǎng)控制。首先以uc/os―和zlg/ip為基礎，實現(xiàn)了微處理器與遠程控制計算機的直接通信，然后利用了lpc2210的脈寬調(diào)制器pwm，設計了硬件電路，實現(xiàn)了對小型直流電機的調(diào)速控制。