隨著電子技術的發展，微計算機控制技術和網絡技術的結合正在逐步應用于工業自動化領域采用網絡技術的遠程控制方式是未來發展趨勢之一。
電動機是工業自動化控制系統中應用最典型，最廣泛的執行器件。直流電動機具有良好的線性調速特性、簡單的控制功能、較高的效率和優異的動態特性，廣泛應用在各種調速控制中。在各種直流電機調速方法中，脈沖寬度調制（pulsewidthmodulation―pwm）因其需要的大功率可控器件少、線路簡單、調速范圍寬、電流波形系數好、附加損耗小、功率因數高，從而得到廣泛應用。pwm是指將輸出信號的基本周期固定，通過調整基本周期內的工作周期的大小來控制輸出電壓，從而調整直流電機的轉速。
本設計采用了飛利浦半導體公司生產的基于a呢內核的微處理器lpc2210和以太網控制芯片rtl8019as，實現了對直流永磁電機的pwm遠程調速控制。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部沒有片內flash只帶16kb的片內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字節的nor flash，在bankl上擴展了一片512k字節的psram.這款芯片內部不帶網絡控制器，還需要在外部存儲器接口上擴展網絡控制器rtl8019as.電機驅動芯片選用sgs公司的l298n，其內部包含4通道邏輯驅動電路，即內涵二個h橋的高電壓大電流雙全橋驅動器，接收標準ttl邏輯電平信號，可驅動46v，2a以下的電機。系統總體結構圖如所。
崗流電動機系統總體結構1網絡控制器與lpc2210的接口設計rtl8019as是由realtek公司生產的一種高度集成的以太網控制器，它實現了以太網媒介訪問層（mac）和物理層（phy）的全部功能。在芯片內部集成了dma控制器、isa總線控制器、16ksram和網絡phy收發器。程序員可以通過dma方式把需要發送的數據寫入sram中，讓芯片自動將數據發送出去；而芯片在接收到數據后，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送。所以采用rtl8019as芯片作為網絡控制器是一個很好的選擇。網絡接口的原理圖如所示。
網絡接口原理圖理器的接口原理圖中，網絡控制器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位總線方式對網絡控制器rtl8019as進行訪問的，即lpc2210單片機的數據總線d0~d15與網絡控制器rtl8019as的sd0~sd15連接，由于網絡控制器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的脈寬調制器pwm是建立在標準定時器0八之上的，可實現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）。為提高系統的抗干擾能力，在微處理器和電機驅動放大電路之間用了光電耦合器（tlp521），實現電氣隔離。
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動狀態的關系如表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向的關系表電機運轉正轉反轉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，將所得數據直接送給為處理器處理，無需a/d轉換等環節，簡化了電路。由于微處理器lpc2210無外部事件計數器，對外部時間計數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過施密斯觸發器整形之后，直接接到微處理器lpc2210的p0.20口。控制電路原理圖如所示。
控制電路原理軟件設計網絡控制器rtl8019as與控制計算機之間的通信采用的是tcpp協議，可以確保數據準確無誤的傳送。在進行數據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機發送指令，微控制器lpc2210通過以太網接收到指令，并根據指令控制電動機的運行。因此，根據實際需要采用多任務實時操作系統來管理微處理器，并且要有基于此操作系統的tcpp協議棧。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uc/os―和周立功公司的tcp/ip協議棧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是周立功公司開發的基于uc/os―的小型tcpp協議棧，它使用uc/os―實時操作系統的信號機制來實現一個多任務并行并可重入的協議棧。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，很方便使用者進行應用層功能的開發。
本系統需要實現以下基本功能：微處理器接收控制計算機發過來的數據，判別是參數還是指令，加以處理并做出相應的動作。同時，計算直流電機的當前轉速，并把當前轉速發給控制計算機，用于顯示。根據指令，微處理器執行不同的算法，計算出pwm占空比，用以調節直流電機的轉速。為此，在uc/os―操作系統中，編寫了以下任務來實現基本功能：，初始化使用到的各個寄存器和變量，并創建各個任務。
的socketapi函數，接收控制計算機傳來的數據，判別指令，同時把控制計算機需要的數據發送回去。
機選用的控制算法，實時計算pwm波的占空比。
個途徑：全局變量和發消息給另一個任務。本系統中，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。
下面是控制電機轉速的兩個任務的主要程序://電機轉向標志，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據到來if（dirbbbbbb-key==0）//判斷電機轉向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//通過郵箱發送新的占空比+完成。visualc++提供了一個casyncsocket類可實現socket網絡編程。本設計中，控制計算機和微處理器的數據交換都是調用該異步socket類完成的。由于visualc++操作簡單功能強大，其他操作，如數據處理，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控制器，并在實踐中得到了應用。這種單片機技術與tcp/ip網絡技術的結合是未來嵌入式系統發展的一大方向，也是未來工業控制自動化的發展趨勢之一。
本文作者創新點：利用arm微處理器lpc2210和網絡控制器rtl8019as實現了對直流電機的以太網控制。首先以uc/os―和zlg/ip為基礎，實現了微處理器與遠程控制計算機的直接通信，然后利用了lpc2210的脈寬調制器pwm，設計了硬件電路，實現了對小型直流電機的調速控制。
：余翰林
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