TMS320F206DSP的冗余度TT-VGT機(jī)器人

　　20世紀(jì)90年代以來(lái),數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）在自動(dòng)控制中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這主要是因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：（1）并行體系結(jié)構(gòu)和專(zhuān)用的硬件乘法器使得DSP運(yùn)算能力極強(qiáng);（2）高速特性使得DSP能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制。

　　據(jù)調(diào)查,目前將DSP應(yīng)用于機(jī)器人控制系統(tǒng)的方案,通常是將機(jī)器人位置控制中運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算任務(wù)交給PC機(jī)完成,PC機(jī)將計(jì)算結(jié)果（機(jī)器人各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角）下載到以DSP芯片為核心的電機(jī)控制器,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制[2]。本文提出將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算任務(wù)直接交給DSP的控制方案,利用DSP的并行性計(jì)算特點(diǎn),提高了計(jì)算速度,縮小了控制系統(tǒng)的體積。仿真結(jié)果表明,該方案計(jì)算精度和實(shí)時(shí)性都較好。

　　1 TMS320F206 DSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　TMS320F206DSP基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括：①哈佛結(jié)構(gòu);②流水線操作;③專(zhuān)用的硬件乘法器;④特殊的DSP指令;⑤快速的指令周期（25ns）;⑥芯片內(nèi)部集成了4.5KRAM和32K FLASH RAM,大多數(shù)程序及數(shù)據(jù)可存放在DSP芯片內(nèi)。這些特點(diǎn)使得該芯片可以實(shí)現(xiàn)快速的DSP計(jì)算,并能使大部分運(yùn)算能夠在一個(gè)指令周期內(nèi)完成。TMS320F206的并行性表現(xiàn)在以下兩方面：

　?。?）哈佛結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)的馮諾曼結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu),其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間,因此取指令和執(zhí)行能完全重疊運(yùn)行。

　?。?）DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時(shí)間。指令流水線由一系列總線操作組成。TMS320F206流水線具有4個(gè)獨(dú)立的操作階段：取指令、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行,如圖1所示。由于4個(gè)操作階段是獨(dú)立的,因此,這些操作可交疊地進(jìn)行。