运动控制卡-固高卡硬件

2024年1月4日发(作者：山的古诗)

固高科技（深圳）有限公司

GOOGOL TECHNOLOGY (SHENZHEN) LTD

第三章 GT-400-SG运动控制器硬件结构及接线

3.1 系统硬件

GT-400-SG运动控制器提供了2个外部接口与外部设备进行信息交换。同时，运动控制器上有4组跳线（或开关）选择控制器与主机通讯的接口地址、中断矢量号和控制器的工作模式。表3.1为上述接口与跳线的定义。

为了防止静电损害运动控制器，请在接触控制器电路或插/拔控制器之前触摸有效接地金属物体（如：计算机金属外壳）以泄放身体所携带的静电荷。

表3.1 GT-400-SG 接口定义

定义

CN1

CN2

CN4

CN3

CN5

JP1

JP2

JP3

JP4

功能

GT-400-SG 驱动控制接口

GT-400-SG 外部I/O 接口

调试接口（非用户使用接口）

调试接口（非用户使用接口）

电源输入（对于PC104）

GT-400-SG 基地址开关（对于ISA/PC104总线）

GT-400-SG 中断矢量号跳线器（对于ISA/PC104总线）

看门狗跳线器

调试用（非用户跳线器）

3.1.1 GT-400-SG主机通讯接口基地址

JP1 为GT-400-SG的基地址开关，开关定义如表3.2所示，控制器出厂默认基地址为0x300（16进制）。运动控制器从该地址起连续占用14个主机I/O地址，实现与主机的通讯。用户在安装GT-400-SG运动控制器之前，请检查主机地址占用情况以免地址发生冲突，影响系统工作。表3.3为GT-400-SG运动控制器的基地址跳线选择表。表3.4提供了PC机已占用的I/O地址，供设置GT-400-SG的基地址时参考。

CN4

CN2

CN3

JP3

JP4

CN5

CN1

1

ADSP21xx

FPGA

JP1

JP2

图3.1 GT-400-SG 运动控制器接口与跳线器位置示意图

3-1

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表3.2 JP1基地址开关默认定义

地址编号

A４

A５

A６

A７

A８

A９

定义

ON

ON

ON

ON

OFF

OFF

ON

OFF

表3.3 GT-400-SG运动控制器基地址开关选择表

Ａ９ Ａ８ Ａ７ Ａ６ Ａ５

基地址（hex）

0x100 ON OFF ON ON ON

0x120 ON OFF ON ON OFF

0x140 ON OFF ON OFF ON

0x160 ON OFF ON OFF OFF

0x180 ON OFF OFF ON ON

0x1a0 ON OFF OFF ON OFF

0x1c0 ON OFF OFF OFF

ＯＮ

0x1e0 ON OFF OFF OFF OFF

0x200 OFF ON ON ON ON

0x220 OFF ON ON ON OFF

0x240 OFF ON ON OFF ON

0x260 OFF ON ON OFF OFF

0x280 OFF ON OFF ON ON

0x2a0 OFF ON OFF ON OFF

0x2c0 OFF ON OFF OFF

ＯＮ

0x2e0 OFF ON OFF OFF OFF

OFF OFF ON ON ON

0x300(默认)

0x320 OFF OFF ON ON OFF

0x340 OFF OFF ON OFF ON

0x360 OFF OFF ON OFF OFF

0x380 OFF OFF OFF ON ON

0x3a0 OFF OFF OFF ON OFF

0x3c0 OFF OFF OFF OFF ON

0x3e0 OFF OFF OFF OFF OFF

表3.4 PC机已占用地址表

ISA总线地址分配

000～01F

020～03F

040～05F

060～06F

070～07F

080～09F

0A0～0BF

0C0～0DF

0F0～0FF

1F0～1F8

200～20F

210～217

功能

DMA控制器1

中断控制器1

定时器

键盘

实时时钟NMI

DMA页寄存器

中断控制器2

DMA控制器2

数学协处理器

硬盘驱动器

游戏口

扩展单元

3-2

Ａ４

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

ON

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278～27F

2B0～2DF

2F8～2FF

300～31F

360～36F

378～37F

380～38F

390～393

3A0～3A9

3B0～3BF

3C0～3CF

3D0～3DF

3F0～3F7

3F8～3FF

X2E1

X390～X393

并行口2

可选择EGA

异步通信口2

原型卡

PC网络卡

并行口1

SDLC通信口2

保留

SDLC通信口1

IBM单显

EGA

彩显/图显

软盘驱动器

异步通信口2

GPIB适配器

异步通信口1

3.1.2主机中断矢量

运动控制器提供时间中断和事件中断信号，供主机使用。JP2 为GT-400-SG运动控制器中断矢量跳线器。跳线器的跳针定义如表3.5所示。GT-400-SG设置的默认中断矢量号为IRQ10。

表3.5 主机中断矢量跳线定义

2

10

1 9

跳针

1

3

5

7

9

功能

IRQ15

IRQ14

IRQ12

IRQ11

IRQ10

跳针

2

4

6

8

10

功能

中断请求

中断请求

中断请求

中断请求

中断请求

3.1.3 其它跳线定义

运动控制器提供看门狗实时监视其工作状态。JP3 为看门狗跳线选择器。用户通过跳线设置使看门狗有效后，当控制器死机时，看门狗在延时一段时间后自动使控制器复位。默认设置时，看门狗无效。

看门狗有效：

1 2 3

关闭看门狗(默认)：

1 2 3

JP4为控制器调试跳线选择器，出厂时已设定，用户不得更改跳线。

JP4(默认):

1 2 3

3-3

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3.2 GT-400-SG 运动控制器接口

GT-400-SG运动控制器需与接口端子板等附件配套使用，图3.2是它与这些附件的连接图。先将GT-400-SG的CN2接口用随板配备的扁平电缆与转接挡板相连接。将GT-400-SG插入计算机内的空ISA插槽内，并固定在计算机机箱上。将转接挡板固定在机箱上的合适位置。GT-400-SG的CN1接口通过随板配备的屏蔽电缆直接与接口端子板上的CN1接口相连接。转接挡板的CN2接口通过随板配备的屏蔽电缆，连接到接口端子板上的CN2接口。GT-400-SG的所有控制信号，都是经过接口端子板与控制对象连接的。下面将分别对GT-400-SG及接口端子板上的连接器和接线端子加以介绍。

图3.2 运动控制器与接口端子板连接示意图

3.2.1 GT-400-SG控制接口CN1

CN1为GT-400-SG运动控制器的驱动控制接口。该接口连接电机驱动器。表3.6为GT-400-SG控制接口定义。

GT-400-SG的CN1与接口端子板的CN1定义相同，CN1接口主要用于电机的控制。用户在使用运动控制器之前，须了解运动控制器的接口信号和电机驱动器的接口定义，妥善连线并避免带电插拔接口。否则，信号连接错误或带电操作可能导致系统正反馈或硬件损坏使系统不能正常工作。

表3.6 GT-400-SG控制接口CN１定义

引信号 说明 引信号 说明 引脚 脚 脚

1

22

43

2

23

44

3

24

PULSE0+

1轴脉冲输出

45

1轴方向信号输出

25

DIR0-

1轴方向信号输出

46 4

DIR0+

5

26

47

6

27

48

7

PULSE1+

2轴脉冲输出

28

PULSE1-

2轴脉冲输出

49

2轴方向信号输出

29

8

DIR1-

50

3-4

信号

PULSE0-

DIR1+

说明

1轴脉冲输出

2轴方向信号输出

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9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

PULSE2-

DIR3+

A4-

C4+

A5-

AD_CLK

AD_RF

GND

3轴脉冲输出

4轴方向信号输出

辅助编码器1输入

辅助编码器1输入

辅助编码器2输入

同步串行时钟

同步信号

数字地

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

DIR2+

DIR3-

B4+

C4-

B5+

AD_TX

N/A

+5V

3轴方向信号输出

4轴方向信号输出

辅助编码器1输入

辅助编码器1输入

辅助编码器2输入

同步串行发送

保留

电源输出

PULSE3+

4轴脉冲输出

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

DIR2-

PULSE3-

A4+

B4-

A5+

B5-

AD_RX

GND

3轴方向信号输出

4轴脉冲输出

辅助编码器1输入

辅助编码器1输入

辅助编码器2输入

辅助编码器2输入

同步串行接收

数字地

PULSE2+

3轴脉冲输出

3.2.2 GT-400-SG控制接口CN2

CN2为GT-400-SG输入/输出接口。该接口用于限位开关、Home信号输入、电机驱动器报警清除、驱动使能、报警信号输入和通用输入/输出以及RS-232。表3.7是接口端子板和转接挡板的CN2接口定义（注意：GT-400-SG上的CN2引脚定义不同）。

表3.7引信号 说明 引脚 脚

1

ENABLE0

1轴驱动允许

22

2

ENABLE3

4轴驱动允许

23

3轴驱动报警清除

24 3

RESET2

2轴驱动报警

4

ALM1

25

1轴原点输入

5

HOME0

26

4轴原点输入

6

HOME3

27

7

LIMIT1+

2轴正向限位

28

3轴负向限位

8

LIMIT2-

29

通用数字量输入

9

EXI0

30

通用数字量输入

10

EXI3

31

通用数字量输入

11

EXI6

32

通用数字量输入

12

EXI9

33

通用数字量输入

13

EXI12

34

通用数字量输入

14

EXI15

35

通用数字量输出

15

EXO2

36

通用数字量输出

16

EXO5

37

通用数字量输出

17

EXO8

38

通用数字量输出

18

EXO11

39

通用数字量输出

19

EXO14

40

RS-232输入

20

RX

41

RS-232输出

21

TX

42

为GT-400-SG CN2定义

信号 说明 引脚

ENABLE1

2轴驱动允许

43

RESET0

1轴驱动报警清除

44

RESET3

4轴驱动报警清除

45

ALM2

3轴驱动报警

46

HOME1

2轴原点输入

47

LIMIT0+

1轴正向限位

48

LIMIT1-

2轴负向限位

49

LIMIT3+

4轴正向限位

50

EXI1

通用数字量输入

51

EXI4

通用数字量输入

52

EXI7

通用数字量输入

53

EXI10

通用数字量输入

54

EXI13

通用数字量输入

55

EXO0

通用数字量输出

56

EXO3

通用数字量输出

57

EXO6

通用数字量输出

58

EXO9

通用数字量输出

59

EXO12

通用数字量输出

60

EXO15

通用数字量输出

61

GND

数字地

62

+5V

电源输出

信号 说明

ENABLE2

3轴驱动允许

RESET1

ALM0

ALM3

HOME2

LIMIT0-

LIMIT2+

LIMIT3-

EXI2

EXI5

EXI8

EXI11

EXI14

EXO1

EXO4

EXO7

EXO10

EXO13

GND

+5V

2轴驱动报警清除

1轴驱动报警

4轴驱动报警

3轴原点输入

1轴负向限位

3轴正向限位

4轴负向限位

通用数字量输入

通用数字量输入

通用数字量输入

通用数字量输入

通用数字量输入

通用数字量输出

通用数字量输出

通用数字量输出

通用数字量输出

通用数字量输出

数字地

电源输出

3.2.3 接口端子板控制接口CN3

CN3接外部电源，以保证CN2各引脚正常工作。板上标有+12V～+24V的端子接+12V～+24V，标有OGND的接外部电源地，至于使用的外部电源的具体的电压值，取决外部的传感器和执行机构的供电要求，使用时应根据实际要求选择电源。

3-5

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3.2.4 接口端子板控制接口CN4

CN4用于串行通讯的信号连接。

引脚

1

2

3

4

5

信号

RX

TX

GND

表3.8端子板 CN4定义

说明 引脚 信号

RS-232接收

RS-232发送

数字地

6

7

8

9

说明

3.2.5 端子板控制接口CN5，CN6，CN7，CN8

CN5、CN6、CN7、CN8使用时与电机驱动器相连，CN5对应1轴，CN6对应2轴，CN7对应3轴，CN8对应4轴。以CN5为例，表3.9提供了各引脚的定义。CN6、CN7、CN8的定义与CN5完全相同。

外部电源地指+12V～+24V地。

在脉冲控制信号输出的方式下，有两种工作模式。一种是脉冲、方向信号模式，此时，引脚23、11输出差动的脉冲控制信号，引脚9、22输出差动的运动方向信号。另一种工作模式是正反脉冲模式，此时，引脚9、22输出差动的正转脉冲控制信号，引脚23、11输出差动的反转脉冲控制信号。如果驱动器需要的信号不是差动信号，将相应信号接于上述差动信号输出的正信号端（即引脚9、23）。输出波形见表3.10。

表3.9 端子板CN5定义

引脚 信号 说明 引脚 信号

1 OGND 外部电源地 14 OVCC

2 ALM0 驱动报警 15 RESET0

3 ENABLE0 驱动允许 16

4 17

5 18

6 19

7 +5V 电源输出 20 GND

8 21 GND

9 DIR0+ 步进方向输出 22 DIR0-

10 GND 数字地 23 PULSE0+

11 PULSE0- 步进脉冲输出 24 GND

12 25

13 GND 数字地

表3.10步进输出波形

说明

+12V/+24V输出

驱动报警清除

数字地

数字地

步进方向输出

步进脉冲输出

数字地

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有的步进电机驱动器没有驱动允许、驱动报警和驱动报警清除信号线时，则可以不接。

3.2.6 接口端子板控制接口CN9，CN10

CN9、CN10对应于两个辅助编码器输入接口(可选)，用户若需要该功能，在定购时特别申明。其引脚定义见表3.11、表3.12。

表3.11 端子板 CN9定义

引脚

1

2

3

4

5

信号

A4+

B4+

C4+

+5V

说明

编码器输入

编码器输入

编码器输入

电源输出

引脚

6

7

8

9

信号

A4-

B4-

C4-

GND

说明

编码器输入

编码器输入

编码器输入

数字地

引脚

1

2

3

4

5

信号

A5+

B5+

+5V

表3.12 端子板 CN10定义

说明 引脚 信号

编码器输入 6 A5-

编码器输入 7 B5-

8

9 GND

电源输出

说明

编码器输入

编码器输入

数字地

3.2.7 接口端子板控制接口CN11

GT-400-SG为用户提供了8路模拟输入通道（可选），用户若需要该功能，在定购时特别申明。

引脚

1

2

3

4

5

6

7

8

信号

AIN0

AIN1

AIN2

AIN3

AIN4

AIN5

AIN6

AIN7

表3.13 端子板 CN11定义

说明 引脚 信号

模拟输入 9 AGND

模拟输入 10 AGND

模拟输入 11 AGND

模拟输入 12 AGND

模拟输入 13 AGND

模拟输入 14 AGND

模拟输入 15 AGND

模拟输入

说明

模拟地

模拟地

模拟地

模拟地

模拟地

模拟地

模拟地

3.2.8 端子板控制接口CN12,CN13,CN14

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CN12、CN13、CN14用作专用及通用数字量输入/输出。引脚定义见表3.14—表3.16。引脚EXI0除作输入外，还可用作PC机的外部中断及一号辅助编码器信号锁存（可选）。另外，通用输出的供电可以从CN12或CN13上引出。

表3.14端子板CN12引脚定义

引脚

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

信号

HOME0

HOME1

HOME2

HOME3

LIMIT0+

LIMIT0-

LIMIT1+

LIMIT1-

LIMIT2+

LIMIT2-

LIMIT3+

LIMIT3-

EXI0

EXI1

OGND

OVCC

说明

1轴原点输入

2轴原点输入

3轴原点输入

4轴原点输入

1轴正向限位

1轴负向限位

2轴正向限位

2轴负向限位

3轴正向限位

3轴负向限位

4轴正向限位

4轴负向限位

通用输入

通用输入

外部电源地

+12V/+24V输出

表3.15 端子板CN13引脚定义

引脚 信号 说明

EXI2

1 通用输入

EXI3

2 通用输入

EXI4

3 通用输入

EXI5

4 通用输入

EXI6

5 通用输入

EXI7

6 通用输入

EXI8

7 通用输入

EXI9

8 通用输入

EXI10

通用输入 9

EXI11

通用输入 10

EXI12

通用输入 11

EXI13

通用输入 12

EXI14

通用输入 13

EXI15

通用输入 14

OGND

外部电源地 15

OVCC

+12V/+24V输出 16

表3.16 端子板CN14引脚定义

引脚 信号 说明

EXO0

1 通用输出

EXO1

通用输出 2

EXO2

通用输出 3

EXO3

通用输出 4

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5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

EXO4

EXO5

EXO6

EXO7

EXO8

EXO9

EXO10

EXO11

EXO12

EXO13

EXO14

EXO15

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

通用输出

3.3 GT-400-SG 运动控制器连接方法

3.3.1 电机驱动器及专用输入连接方法

一般的步进电机驱动器与运动控制器连接，包括三个部分：脉冲输出、专用输出、专用输入。运动控制器的任何控制轴，都可以根据用户的要求设置成脉冲控制信号输出的形式，用来控制步进电机或脉冲方式控制的伺服电机。脉冲输出、专用输出通过端子板CN5、CN6、CN7、CN8 与电机驱动器连接，连接方法见图3.3—图3.4。

图3.3 脉冲控制输出信号连接图

3-9

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图3.4 专用输出信号连接图

专用输入通过端子板CN5、CN6、CN7、CN8、CN12与电机驱动器及外部开关相连，连接方法见图3.5。驱动器报警输入信号为常闭状态，（用户不用时，请将该输入对地短接）。根据安全标准，系统的限位开关须接成常闭状态。当工作台的运动超过其物理有效行程将使限位开关打开。限位开关输入信号的有效电平可以通过主机命令进行选择。原点开关为常开状态。

图3.5 专用输入信号连接图

3.3.2 通用数字量输入/输出连接方法

通用数字量输出由端子板CN14输出，连接方法见图3.6。当输出接感性负载时，应考虑反电势的泄放。通用数字量输入由端子板CN13、CN12输入，连接方法见图3.7。

3-10

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图3.6 通用输出信号连接图

图3.7 通用输入信号连接图

3.3.3 RS-232连接方法

运动控制器提供串行通讯方式与主机交换信息的方法，通讯通过接口端子板CN4实现。连接方法见图3.9。

3-11

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图3.9 串行通讯连接图

3.3.4 模拟输入连接方法

运动控制器提供可选的模拟输入信号，通过端子板CN11实现。连接方法见图3.10。

图3.10 模拟输入信号连接图

3.4 GT-400-SG运动控制器安装注意事项















3-12

检查GT-400-SG运动控制器外观是否有损坏；

设定合理的基地址；

关闭计算机电源，打开机盖；

在计算机空闲的ISA总线插槽中插入GT-400-SG运动控制器；

用螺钉锁紧GT-400-SG运动控制器及转接挡板；

连接好两根62线的电缆及其他电气连线；

合上计算机机盖，开机测试。