一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台的制作方法

文档序号:18736628发布日期:2019-09-21 01:16阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:包括:

作为硬件平台基础底板并用于扩展连接功能硬件板的扩展插槽板;

以及功能模块扩展板;所述功能模块扩展板根据硬件功能类别特点划分为电源板、主控板、总线板、数字板和模拟板;

所述扩展插槽板的板载物理硬件接口资源包括:电源板插槽、主控板插槽、总线板插槽、数字板插槽和模拟板插槽;所述电源板、主控板、总线板、数字板和模拟板分别通过电源板插槽、主控板插槽、总线板插槽、数字板插槽和模拟板插槽与扩展插槽板连接。

2.根据权利要求1所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述主控板插槽和总线板插槽均设置有地址总线信号接口、数据总线信号接口、中断信号接口和RGMII信号接口;所述主控板插槽的地址总线信号接口、数据总线信号接口、中断信号接口和RGMII信号接口分别与总线板插槽的地址总线信号接口、数据总线信号接口、中断信号接口和RGMII信号接口。

3.根据权利要求2所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述主控板插槽还设置有数字量输入/输出信号接口和模拟量输入/输出信号接口;所述数字板插槽设置有外部数字量输入/输出信号接口;所述模拟板插槽设置有外部模拟量输入/输出信号接口;

所述主控板插槽的数字量输入/输出信号接口与数字板插槽的外部数字量输入/输出信号接口连接,实现工业机器人控制器硬件平台支持外部8路数字量信号输入和8路数字量信号输出;

所述主控板插槽的模拟量输入/输出信号接口与模拟板插槽的外部模拟量输入/输出信号接口连接,实现工业机器人控制器硬件平台支持外部2路模拟量电压信号输入、2路模拟量电流信号输入和2路模拟量电压信号输出。

4.根据权利要求1所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述电源板作为主控板、总线板、数字板和模拟板的供电电源,并采用级联电源供电的方式以5V和3.3V作为电源输出。

5.根据权利要求4所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述电源板由输入端子、ESD静电吸收电路、防反接电路、前置滤波器、DC-DC降压电路、输出端子以及外围电路连接组成;所述前置滤波器由轭流电感和滤波电容连接组成。

6.根据权利要求5所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述电源板还包括LDO电路;所述DC-DC降压电路包含两级电压转换电路:由24V电源转换为12V电源,然后有12V电源再转换为5V电源;所述5V电源输入LDO电路,转换为3.3V电源,以5V和3.3V作为电源输出;同时通过输出端子向外部提供稳定的24V直流电源。

7.根据权利要求3所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述主控板由主控CPU最小系统、主控板插槽接口、复位电路、DDR RAM电路、NAND FLASH电路、NOR FLASH电路、用于系统软件掉电数据快速存储的FRAM电路以及外围电路连接组成;

所述主控板插槽接口包括与主控板插槽对应的地址总线信号接口、数据总线信号接口、中断信号接口、RGMII信号接口、数字量输入/输出信号接口和模拟量输入/输出信号接口;主控CPU最小系统设置有与主控板插槽接口对应的总线端口;

所述主控CPU最小系统包括向外部提供设备扩展接口的电路,分别为USB设备接口电路、以太网设备接口电路和串行设备接口电路;所述USB设备接口电路通过USB主机接口以提供2路USB设备端口;所述以太网设备接口电路通过SPI接口连接W6100以太网协议栈芯片及RJ45接口以提供1路标准以太网通信端口;串行设备接口电路通过UART接口连接RS232/485转换芯片以提供1路串行通信设备连接端口。

8.根据权利要求2所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述总线板由工业总线主栈协议专用芯片、通用以太网网卡芯片、总线板插槽接口、单向输出传输电路、单向输入传输电路、双向通信传输电路以及外围电路连接组成;

所述总线板插槽接口包括与总线板插槽对应的地址总线信号接口、数据总线信号接口、中断信号接口和RGMII信号接口;所述工业总线主栈协议专用芯片设置有与总线板插槽接口对应的端口,分别为地址总线信号端口、数据总线信号端口和中断信号端口;所述通用以太网网卡芯片设置有与总线板插槽接口对应的RGMII信号端口;

所述单向输出传输电路、单向输入传输电路和双向通信传输电路均由PHY芯片和带有RJ45接口的集成网络变压器连接组成;

所述工业总线主栈协议专用芯片依次与单向输出传输电路的PHY芯片和集成网络变压器连接并通过RJ45接口输出,实现与总线从栈设备建立数据输出通信;工业总线主栈协议专用芯片依次与单向输入传输电路的PHY芯片和集成网络变压器连接并通过RJ45接口输入,实现与总线从栈设备形成冗余通信;

所述通用以太网网卡芯片依次与双向通信传输电路的PHY芯片和集成网络变压器连接并通过RJ45接口输出/输入,实现与总线从栈设备建立全双工数据通信。

9.根据权利要求3所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述数字板由与外部设备输入端连接的RC滤波电路、光耦隔离器件一、数字板插槽接口、上拉信号电路、与输出外部设备端连接的光耦隔离器件二以及外围电路连接组成;

所述数字板插槽接口包括有与数字板插槽的外部数字量输入/输出信号接口相对应的系统硬件输入端口和系统硬件输出端口;

所述光耦隔离器件一的输入端与RC滤波电路连接,输出端连接上拉电阻,并与电源板提供的输入电源形成上拉信号电路,并与系统硬件输入端口连接;

所述光耦隔离器件二的输入端与系统硬件输出端口连接,输出端连接下拉电阻,且作为外部数字量信号输出,并与输出外部设备端连接。

10.根据权利要求3所述的具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台,其特征在于:所述模拟板由与电源板提供输入电源连接的电源前置滤波器、输入参考电源电路、输出参考电源电路、电压输入滤波器、输入电压转换电路、电流输入滤波器、输入电流转换电路、输出电压滤波器、输出电压转换电路、模拟板插槽接口以及外围电路连接组成;

所述模拟板插槽接口包括有与模拟板插槽的外部模拟量输入/输出信号接口相对应的电压/电流型模拟量输入端口和电压型模拟量输出口;

所述电源前置滤波器分别与输入参考电源电路和输出参考电源电路连接;所述输入参考电源电路与电压输入滤波器分别与输入电压转换电路的输入端连接,输入电压转换电路的输出端与电压/电流型模拟量输入端口连接;

所述电流输入滤波器通过高精度采样电阻与输入电流转换电路的输入端连接;所述输入参考电源电路与输入电流转换电路的输入端连接;所述输入电流转换电路的输出端与电压/电流型模拟量输入端口连接;

所述电压型模拟量输出口通过输出电压滤波器与输出电压转换电路的输入端连接;所述输出参考电源电路与输出电压转换电路的输入端连接;输出电压转换电路的输出端作为外部模拟量电压输出信号的输出端。

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