TMS320F206DSP的冗余度TT-VGT机器人设计

　　20世纪90年代以来，数字信号处理器（DSP）在自动控制中得到越来越广泛的应用。这主要是因为它具有以下优点：（1）并行体系结构和专用的硬件乘法器使得DSP运算能力极强；（2）高速特性使得DSP能实现实时处理和实时控制。

　　据调查，目前将DSP应用于机器人控制系统的方案，通常是将机器人位置控制中运动学计算任务交给PC机完成，PC机将计算结果（机器人各关节的转角）到以DSP芯片为的电机控制器，实现机器人控制[2]。本文提出将机器人运动学计算任务直接交给DSP的控制方案，利用DSP的并行性计算特点，提高了计算速度，缩小了控制系统的体积。仿真结果表明，该方案计算和实时性都较好。

　　机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

　　机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此，可以说机器人是具有生物功能的实际空间运行工具。

　　1 TMS320F206 DSP结构特点

　　数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

　　TMS320F206DSP基本结构特点包括：①哈佛结构；②流水线操作；③专用的硬件乘法器；④特殊的DSP指令；⑤快速的指令周期（25ns）；⑥芯片内部集成了4.5KRAM和32K FLASH RAM,大多数程序及数据可存放在DSP芯片内。这些特点使得该芯片可以实现快速的DSP计算，并能使大部分运算能够在一个指令周期内完成。TMS320F206的并行性表现在以下两方面：

　　（1）哈佛结构是不同于传统的冯诺曼结构的并行体系结构，其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间，因此取指令和执行能完全重叠运行。

　　（2）DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间。指令流水线由一系列总线操作组成。TMS320F206流水线具有4个独立的操作阶段：取指令、译码、取操作数和执行，如图1所示。由于4个操作阶段是独立的，因此，这些操作可交叠地进行。