CPUIP核的組成

盡管各種CPU的性能指標和結構細節(jié)不同，但所要完成的基本功能相同，從整體上可分為八個基本的部件：時鐘發(fā)生器、指令寄存器、累加器、RISCCPU算術邏輯運算單元、數據控制器、狀態(tài)控制器、程序控制器、程序計數器、地址多路器。狀態(tài)控制器負責控制每一個部件之間的相互操作關系，具體的結構和邏輯關系如圖1所示。

時鐘發(fā)生器利用外部時鐘信號，經過分頻生成一系列時鐘信號給CPU中的各個部件使用。為了分頻后信號的跳變性能，在設計中采用了同步狀態(tài)機的方法。

指令寄存器在觸發(fā)時鐘clk1的正跳變觸發(fā)下，將數據總線送來的指令存入寄存器中。數據總線分時復用傳遞數據和指令，由狀態(tài)控制器的load_ir信號負責判別。load_ir信號通過使能信號ena口線輸入到指令寄存器。復位后，指令寄存器被清為零。每條指令為兩個字節(jié)16位，高3位是操作碼，低13位是地址線。CPU的地址總線為是13位，位尋址空間為8K字節(jié)。本設計的數據總線是8位，每條指令取兩次，每次由變量state控制。

累加器用于存放當前的運算結果，是雙目運算中的一個數據來源。復位后，累加器的值為零。當累加器通過使能信號ena口線收到來自CPU狀態(tài)控制器load_acc信號后，在clk1時鐘正跳沿時就接收來自數據總線的數據。

算術邏輯運算單元根據輸入的不同的操作碼分別實現相應的加、與、異或、跳轉等基本運算。

數據控制器其作用是控制累加器的數據輸出，由于數據總線是各種操作傳送數據的公共通道，分時復用，有時傳輸指令，有時要傳送數據。其余時候，數據總線應呈高阻態(tài)，以允許其他部件使用。所以，任何部件向總線上輸出數據時，都需要一個控制信號的，而此控制信號的啟、停則由CPU狀態(tài)控制器輸出的各信號控制決定?？刂菩盘杁atactl_ena決定何時輸出累加器中的數據。

地址多路器用于輸出的地址是PC（程序計數器）地址還是數據/端口地址。每個指令周期的前4個時鐘周期用于從ROM中讀取指令，輸出的應是PC地址，后4個時鐘周期用于對RAM或端口的讀寫，該地址由指令給出，地址的選擇輸出信號由時鐘信號的8分頻信號fecth提供。

程序計數器用于提供指令地址，以便讀取指令，指令按地址順序存放在存儲器中，有兩種途徑可形成指令地址，一是順序執(zhí)行程序的情況，二是執(zhí)行JMP指令后，獲得新的指令地址。

驅動器的簡介

伺服驅動器（servo drives）又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于的定位系統。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現的傳動系統定位，目前是傳動技術的產品。
伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業(yè)機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設計合理與否，對于整個伺服控制系統，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關鍵作用 [1] 。
在伺服驅動器速度閉環(huán)中，電機轉子實時速度測量精度對于改善速度環(huán)的轉速控制動靜態(tài)特性至關重要。為尋求測量精度與系統成本的平衡，一般采用增量式光電編碼器作為測速傳感器，與其對應的常用測速方法為M/T測速法。M/T測速法雖然具有一定的測量精度和較寬的測量范圍，但這種方法有其固有的缺陷，主要包括：1）測速周期內檢測到至少一個完整的碼盤脈沖，限制了低可測轉速；2）用于測速的2個控制系統定時器開關難以嚴格保持同步，在速度變化較大的測量場合中無法測速精度。因此應用該測速法的傳統速度環(huán)設計方案難以提高伺服驅動器速度跟隨與控制性能

驅動器工作原理編輯
目前主流的伺服驅動器均采用數字信號處理器（DSP）作為控制核心，
可以實現比較復雜的控制算法，實現數字化、網絡化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。功率驅動單先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。
隨著伺服系統的大規(guī)模應用，伺服驅動器使用、伺服驅動器調試、伺服驅動器維修都是伺服驅動器在當今比較重要的技術課題，越來越多工控技術服務商對伺服驅動器進行了技術深層次研究。
伺服驅動器是現代運動控制的重要組成部分，被廣泛應用于工業(yè)機器人及數控加工中心等自動化設備中。尤其是應用于控制交流永磁同步電機的伺服驅動器已經成為國內外研究熱點。當前交流伺服驅動器設計中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置3閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設計合理與否，對于整個伺服控制系統，特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關鍵作用。

編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器,型編碼器。
　　增 量 型 編 碼 器 (旋轉型)
　　工作原理:
　　由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。
　　由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。
　　編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數量級，塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
　　分辨率—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5~10000線。
　　信號輸出:
　　信號輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。
　　信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數器、PLC、計算機，PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關頻率有低有高。
　　如單相聯接，用于單方向計數，單方向測速。
　　A.B兩相聯接，用于正反向計數、判斷正反向和測速。
　　A、B、Z三相聯接，用于帶參考位修正的位置測量。
　　A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0，衰減小，抗干擾佳，可傳輸較遠的距離。
　　對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。
　　對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。
增量式編碼器的問題：
增量型編碼器存在零點累計誤差，抗干擾較差，接收設備的停機需斷電記憶，開機應找零或參考位等問題，這些問題如選用型編碼器可以解決。　　　　
增量型編碼器的一般應用:
測速，測轉動方向，測移動角度、距離(相對)?！　?br /> 型編碼器（旋轉型）　　　　　　
編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線……編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。　　
編碼器由機械位置決定的每個位置是的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了?！　　　?br /> 從單圈值編碼器到多圈值編碼器
旋轉單圈值編碼器，以轉動中測量光電碼盤各道刻線，以獲取的編碼，當轉動超過360度時，編碼又回到原點，這樣就不符合編碼的原則，這樣的編碼只能用于旋轉范圍360度以內的測量，稱為單圈值編碼器。　　
如果要測量旋轉超過360度范圍，就要用到多圈值編碼器。　　
編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，以擴大編碼器的測量范圍，這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼不重復，而無需記憶?！　?br /> 多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大，實際使用往往富裕較多，這樣在安裝時不必要費勁找零點， 將某一中間位置作為起始點就可以了，而大大簡化了安裝調試難度。




編碼器的作用：編碼器是一種將旋轉位移轉換成一串數字脈沖信號的旋轉式傳感器，這些脈沖能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結合在一起，也可用于測量直線位移。
1、編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。
2、按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。