基于DSP的仿生机器蟹多关节控制系统的实现

出各个足的具体的运动，包括步态的生成和腿的路径的生成。
　　
　　第四层是“动力实现层”，它通过驱动组件实现由“步行足轨迹层”给出的足的运动，并对由于系统的动力学不确定性和干扰造成的误差进行校正。
　　
　　各层之间，上层向下层输出控制量，由下层来具体实施。每执行一步，下层将状态信息实时地反馈给上层。
　　
　　２单步行足控制系统的硬件设计
　　
　　按照上述设计方案，采用自下而上的设计思路进行机器蟹控制系统的开发，以保证系统开发的可靠性，同时也符合模块化设计思想：在总体确定后，进行各功能模块的设计，并通过设计模块间的接口来组合成完整的系统。
　　
　　首先使用ＴＭＳ３２０Ｌ
　　
　　
　　
　　Ｆ２４０７开发步行足伺服控制器模块，这是为了配合机器蟹样机本体的研制开发而同步进行的，这样有利于控制系统与被控对象间的兼容。
　　
　　步行足伺服模块包括ＤＳＰ的最小系统、ＲＳ２３２通讯接口、ＤＰＲＡＭ接口、ＰＷＭ输出、电机码盘ＱＥＰ信号检测、码盘计数、关节转角初始定位、力信号检测等部分，如图３所示。伺服控制模块的各外设接口功能如下：
　　
　　（１）ＲＳ２３２通讯接口：实现ＰＣ机与ＬＦ２４０７的上下层通讯，以便在单步行足控制实验中进行控制和状态观察；
　　
　　（２）ＤＰＲＡＭ接口：用于实际机器蟹控制系统的多控制模块级联通讯和伺服模块与ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１０系统的通讯；
　　
　　（３）ＰＷＭ输出接口：利用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７的片内外设生成数字ＰＷＭ信号，作为电机控制信号；
　　
　　（４）码盘计数接口：用于电机转速检测中的正交编码信号（ＱＥＰ）检测、电机旋转方向判断，与关节转角定位信号结合使用，来检测关节转角；
　　
　　（５）关节转角初始定位接口：采集用于关节初始定位的霍尔传感器信号；
　　
　　（６）力信号接口：处理和检测足端ＦＳＲ传感器的接触力信号。
　　
　　图4计数器结构框图
　　
　　２．１ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７的功能介绍
　　
　　ＴＭＳ３２０Ｃ２４ｘ系列ＤＳＰ芯片是ＴＩ公司于１９９７年推出的低价高性能的１６位定点ＤＳＰ，是专为数字电机控制系统和其它控制应用系统而设计的ＤＳＰ。ＴＭＳ３２０Ｃ２４ｘ系列ＤＳＰ不但具有高性能的ＣＰＵ内核，而且还具有单片电机控制的外设功能。它将数字信号处理器的高速运算能力与面向电机的强大控制能力结合在一起，从而成为传统的多微处理器单元ＭＣＵ和多片设计系统的理想替代品。经过对ＴＭＳ３２０Ｃ２４ｘ系列芯片功能的比较，选用ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７作为开发机器蟹步行足控制系统的ＣＰＵ。该芯片除具备通用ＤＳＰ的高速高性能外，片内还配置了大量的外围接口，专用于电机控制开发。
　　
　　２．２计数器的设计
　　
　　在计数器的设计过程中采用模块化的设计思想，利用ＭＡＸ＋ｐｌｕｓＩＩ软件提供的可调参数化元件库（ＬＰＭ—ＬｉｂｒａｒｙｏｆＰａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄＭｏｄｕｌｅｓ），选取可调参数化计数器元件ＬＰＭ－ｃｏｕｎｔｅｒ来设计１６位计数器。在该计数器模块上共有９个并行的计数通道，每个通道都包括一个１６位可预置初始值的双向可逆计数器，计数脉冲采用上升沿触发，并具有同步装载初值和异步清零的功能。计数器结构框图如图４所示。在该模块中，还包括电机ＱＥＰ信号组的４倍频处理和方向判断功能电路，并且具

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