一般说明
LM628/LM629是专用的运动控制处理器设计用于各种直流和无刷直流伺服电机和其他提供正交增量位置反馈信号。零件执行所需的密集、实时的计算任务高性能数字运动控制。主机控制软件界面由高级命令集实现。LM628有一个8位输出，可以驱动8位或12位DAC。构建一个伺服系统简化为直流电机/执行器、一个增量编码器、一个数模转换器、一个功率放大器和LM628。基于LM629的系统与之类似，只是提供8位PWM输出，用于直接驱动H开关。这些零件在NMOS中制造并封装在28针中双列直插式封装或24针表面安装封装（仅限LM629）。最大频率为6 MHz和8 MHz版本可用后缀-6和-8，分别用于指定版本。它们包含一个SDA核心处理器和SDA设计的单元。
特征
32位位置、速度和加速度寄存器
16位系数可编程数字PID滤波器
可编程微分采样间隔
8位或12位DAC输出数据（LM628）
8位符号幅度PWM输出数据（LM629）
内部梯形速度剖面发生器
速度、目标位置和滤波器参数可以是在运动过程中发生变化
位置和速度操作模式
个实时可编程主机中断
8位并行异步主机接口
个带索引的正交增量编码器接口
脉冲输入
提供28针双列直插式封装或24针
表面安装组件（仅限LM629）
绝对最大额定值（注1）
任何引脚的电压
相对于GND−0.3V至+7.0V
环境储存温度−65˚C至+150˚C
温度引线
28针双列直插式
包装（焊接，4秒）260˚C
24针表面安装
包装（焊接，10秒）300˚C
最大功耗（TA≤85˚C，（注2）605兆瓦
静电放电耐受性（CZAP=120 pF，RZAP=1.5k）2000伏
运行额定值
温度范围−40˚C《TA《+85˚C
直流电特性
（每个工作额定值的VDD和TA；fCLK=6 MHz）
交流电气特性
（每个工作额定值的VDD和TA；fCLK=6 MHz；CLOAD=50 pF；输入测试信号tr=tf=10 ns）
交流电气特性（续）
（每个工作额定值的VDD和TA；fCLK=6 MHz；CLOAD=50 pF；输入测试信号tr=tf=10 ns）
交流电气特性（续）
交流电气特性（续）
引出线说明
（见连接图）24针表面安装封装的管脚编号在括号内。引脚1（17），索引（输入）：接收可选索引脉冲来自编码器。如果不使用，必须系高。索引当针脚1、2和3低时，读取位置。引脚2和3（18和19），编码器信号（A，B）输入：接收由提供的两相正交信号增量编码器。当电机以正向（“向前”）方向旋转时，针脚2处的信号会引导信号在销3处旋转90度。请注意，针脚2和3处的信号必须保持在每个编码器状态（见图9）至少8个时钟周期才能被识别。因为四比一的分辨率优势在对正交编码器信号进行解码时，这对应于1.0 MHz的最大编码器状态捕获率（fCLK=8.0兆赫）或750千赫（fCLK=6.0兆赫）。对于其他编码器信号的时钟频率也必须保持在每个州至少有8个时钟周期。插脚4到11（20到24和2到4），主机I/O端口（D0到D7）：连接主机的双向数据端口/处理器。用于将命令和数据写入LM628，用于从中读取状态字节和数据LM628，由CS（引脚12）、PS（引脚16）、RD（引脚13） ，和WR（针脚15）。
引脚12（5），芯片选择（CS）输入：用于选择用于读写操作的LM628。
引脚13（6），读取（RD）输入：用于读取状态和数据。
引脚14（7），接地（GND）：电源回路引脚。
引脚15（8），写入（WR）输入：用于写入命令和数据。
插脚16（9），端口选择（PS）输入：用于选择命令或数据端口。低数据时选择命令端口高位时为左舷。以下模式由引脚控制
十六：1.命令被写入命令端口（引脚16低），2.从命令端口（引脚16低）读取状态字节，
3.数据通过数据端口（引脚16高）进行写入和读取。
引脚17（10），主机中断（HI）输出：该激活高电平信号提醒主机（通过主机中断服务程序）中断条件已经发生。
引脚18至25，DAC端口（DAC0至DAC7）：输出端口可用于三种不同的模式：1LM628（8位输出模式）：将锁存数据输出到数模转换器。MSB为针脚18，LSB为针脚25。
2LM628（12位输出模式）：输出2，多路复用6位字。不太重要的单词先输出。这个MSB位于针脚18上，LSB位于针脚23上。针脚24为用于解复用单词；引脚24对于不太重要的词。引脚25上信号的正向边用于选通输出数据。图8显示多路复用信号的定时。
3.LM629（符号/幅值输出）：输出PWM信号针脚18上的信号（11用于表面安装）和PWM销19上的幅度信号（13用于表面安装）。别针LM629中不使用20到25。图11显示了PWM输出信号格式。
引脚26（14），时钟（CLK）输入：接收系统时钟。
引脚27（15），复位（RST）输入：低激活，正边缘触发后，将LM628重置为所示的内部条件下面。注意，复位脉冲必须为逻辑低电平，至少8个时钟周期。重置执行以下操作：
1.滤波系数和轨迹参数归零。
2.将位置误差阈值设置为最大值（7FFFhex），并有效地执行命令LPEI。
3.SBPA/SBPR中断被屏蔽（禁用）。
4.其他五个中断被取消屏蔽（启用）。
5.将当前位置初始化为零，或“原点”位置。
6.将导数采样间隔设置为2048/fCLK或256μs对于8.0 MHz时钟。
7.DAC端口输出800十六进制到“零”12位DAC和然后将8位DAC转换为80个十六进制至“零”。
引脚说明（续）
从LM628上松开复位引脚后，状态端口应为“00”。如果重置成功完成后，状态字将变为十六进制“84”或“C4”在1.5毫秒内。如果状态字没有从十六进制改变“00”至“84”或“C4”在1.5毫秒内，执行另一次重置，并重复上述步骤。确定重置是正确执行，执行RSti命令。如果芯片已正确复位，状态字节将从十六进制“84”变为或“C4”到十六进制“80”或“C0”。如果没有出现这种情况，则进行另一次复位并重复上述步骤。引脚28（16），电源电压（VDD）：电源电压（+5伏）。
操作理论
简介
典型的系统框图（见图1）说明了伺服系统建立使用LM628。主处理器通过I/O端口与LM628通信，方便编程梯形速度剖面和数字补偿滤波器。DAC输出与外部数模转换器接口，以产生应用于放大的马达。增量式编码器为关闭位置伺服回路提供反馈。梯形速度剖面发生器计算操作位置或速度模式所需的轨迹。在操作中，LM628减去实际位置（反馈位置）来自所需位置（外形一般位置），由此产生的位置误差由数字滤波器驱动马达到所需的位置。表1简要总结了LM628/LM629：位置反馈接口LM628通过增量式编码器与电机接口。提供三个输入端：两个正交信号输入端，以及索引脉冲输入。正交信号用于跟踪电机的绝对位置。每次逻辑转换发生在其中一个正交输入端LM628内部位置寄存器相应地递增或递减。这提供了四倍的分辨率超过编码器提供的行数。见图9。每个编码器信号输入与LM628时钟。一些编码器提供的可选索引脉冲输出假设逻辑低状态每转一次。如果LM628由用户编程，它将在专用寄存器（索引寄存器）中记录绝对电机位置当所有三个编码器输入都是逻辑低的时候。如果编码器不提供索引输出，则LM628索引输入也可用于记录马达。在这种情况下，电机通常会关闭一个开关它被安排在索引输入时引起逻辑低电平，并且LM628将在索引中记录电机位置注册并通知（中断）主处理器。永久地将索引输入接地将导致LM628出现故障。
操作理论（续）
速度剖面（轨迹）生成
梯形速度剖面发生器计算电机的期望位置与时间的关系。在位置模式下主处理器指定加速度、最大速度和最终位置。LM628使用此信息通过按规定加速直到达到最大速度或直到减速必须在指定的最终位置开始停止。减速速率等于加速度。在移动最大速度和/或目标位置改变，电机将相应地加速或减速。图10显示了两个典型的梯形速度剖面图。图10（a）显示了一个简单的梯形图，而图10（b）是轨迹的一个示例当速度和位置在不同时间发生变化时在移动过程中。
在速度模式下运行时，电机加速以规定的加速度和保持规定的速度，直到命令停止。通过推进所需位置来保持速度以恒定的速率。如果运动受到干扰在速度模式运行期间，长期平均速度保持不变。如果电机无法保持规定的速度（可能是由于堵转引起的，例如），所需位置将继续增加，从而导致非常大的位置误差。如果这种情况
操作理论（续）
探测不到，对马达的阻碍力是随后释放，马达可能会达到一个非常高的速度，以便赶上所需位置（即仍按规定前进）。这种情况很容易检测到；请参阅命令LPEI和LPES。所有轨迹参数都是32位值。职位是签约数量。加速度和速度规定为16位，只有正整数有16位分数。速度的整数部分指定了电机将通过的每个采样间隔的计数。分数部分尽管LM628的位置分辨率有限，但指定每个采样间隔的额外分数计数对于整数计数，分数计数提供了更高的平均速度分辨率。加速度的处理方法相同态度。在每个采样间隔内，命令的加速度值与当前所需速度相加，以生成新的期望速度（除非指令速度已到达）。
转换成二进制码装入LM628。所示速度和加速度值必须乘以65536（如图所示），以根据要求进行调整输入数据的整数/分数格式。注意，在缩放速度和加速度值后，文字分数数据无法加载；必须舍入并转换数据到二进制。系统分辨率增加四倍的因素是由于用于解码正交编码器的方法信号，见图9。
PID补偿滤波器
LM628使用数字比例积分导数（PID）用于补偿控制回路的滤波器。发动机保持不动通过对与位置误差、误差积分和误差导数成正比的电动机。以下内容离散时间方程说明了由LM628：
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式中，u（n）是采样时的电机控制信号输出n、 e（n）是采样时间n时的位置误差，n’indi 以导数采样率采样，并且kp、ki和kd是离散时间滤波器参数由用户加载。第一项，比例项，提供了一个恢复力与位置误差成正比，就像弹簧一样服从胡克定律。第二项，积分项，提供随时间增长的恢复力，从而确保静态位置误差为零。如果存在恒定转矩负载，电机仍能实现零位误差。第三项，导数项，提供了与位置误差变化率成比例的力。它的行为就像阻尼弹簧和质量系统中的粘性阻尼（如汽车上的减震器）。采样间隔与导数项相关联的是用户可选择的；这该功能使LM628能够通过提供连续导数的一个更好的近似。一般来说，较长的采样间隔对于低速操作是有用的。在操作中，滤波算法接收16位错误信号从循环求和结。误差信号饱和16位以确保可预测的行为。除了乘以滤波器系数kp，误差信号被加到先前误差的累积（形成积分信号），并以所选导数采样间隔确定的速率，从中减去先前的误差（形成微分信号）。所有的滤波器乘法都是16位运算；只使用乘积的后16位。积分信号保持在24位，但只有最高使用16位。这种缩放技术使系数ki值的范围更为合理（不那么敏感）。16位被右移八位并乘以滤波器系数ki，形成对发动机有贡献的项控制输出。这个产品的绝对量是与系数il相比，取较小值有符号的幅度则有助于电机控制信号。在每个竞争采样间隔内，导数信号乘以系数kd。该产品在每个采样间隔都有助于电机控制输出，与用户选择的导数采样间隔。kp、limited ki和kd产品术语总结为16位的数量。取决于输出模式（字号），前8位或前12位成为电机控制输出信号。
操作理论（续）
LM628读写操作主处理器通过向LM628写入命令端口选择（PS）输入（引脚16）为逻辑时的主机I/O端口低。所需的命令代码应用于并行程序输入端（15）为输入端。这个命令字节锁存到上升沿的LM628中WR输入。写入命令字节时，需要首先读取状态字节并检查标志的状态称为“忙位”（位0）。如果忙位逻辑高，则否写命令可能发生。忙碌的部分永远不会高大于100μs，通常在15μs到25μs之间。主处理器以类似的方式读取LM628状态字节方式：当PS时，通过选通读（RD）输入（引脚13）（针脚16）低；只要RD低。
向LM628写入和读取数据（与写入命令和读取状态）由PS（引脚）完成16） 逻辑高。这些读写总是一个整体两字节字的数目（从1到7），第一个每个字的字节是更重要的。每个字节需要一个写（WR）或读（RD）选通。转移时数据字（字节对），需要先读取状态字节并检查忙位的状态。当忙的时候逻辑低，用户可以顺序传输两个字节包含一个数据字，但忙位必须再次在尝试传输前检查并发现低下一个字节对（当传输多个字时）。数据传输通过LM628内部中断完成（不是嵌套的）；当LM628可能不被中断进行数据传输时，忙位通知主机进程（或命令字节）。如果一个命令是在忙的时候写的位高，将忽略该命令。在编写命令后，忙碌位立即变高字节，或读取或写入第二个字节的数据（参见图5至图7）。
电机输出
LM628 DAC输出端口可配置为提供锁存8位并行输出或多路复用12位输出输出。8位输出可以直接连接到流通（非输入闭锁）D/A转换器；12位输出可以很容易地解复用使用一个外部6位闩锁和输入锁存12位D/A转换器。发援会输出数据采用偏移二进制编码；零的8位代码是80个十六进制，12位零代码是800个十六进制。价值减去否则，电机将产生负转矩，反之，较大的转矩值会导致电机正转矩扭矩。当配置为12位输出时，LM628提供控制解复用过程的信号。了解详情。LM629提供8位、符号和幅度PWM输出直接驱动开关式电机驱动放大器的信号。图11显示了PWM幅值输出信号的格式。
操作理论（续）
注4：在运动过程中可以“动态”执行命令。
注5：不适用于运动期间执行的命令。
注6：若加速度参数未改变，则可在运动过程中执行指令。
注7：命令不需要代码，因为硬件完全支持命令端口状态字节读取。
用户命令集
典型应用（续）
通过LM628进行适当的移动，但没有来自系统编码器。当出现全零代码时，调整LF356引脚6的0V电位计。采用LM12功率运算放大器的单片线性驱动器图15显示了使用LM12构建的电机驱动放大器功率运算放大器。这个电路非常简单可在30V电压下提供高达8A的电压（使用LM12L/LM12CL）。选择R1与最大输出电压一致电压。这个例子提供了2.2的增益，允许放大器输出饱和为±22V，输入为±10V，电源电压为±30V。放大器增益不应高于必要值，因为系统饱和时是非线性的，因为增益应该由LM628控制。LM12也可以配置为当前驱动器，见1987年线性数据手册，第一卷，第2-280页。典型的PWM电机驱动接口图16所示为LM18298双全桥驱动器，面向LM629 PWM输出，以提供开关模式驱动小型电刷/换向器电机的功率放大器。
增量编码器接口
增量（位置反馈）编码器接口由三条线路组成：相位A（引脚2）、相位B（引脚3）和输入端（引脚1）。索引脉冲输出在某些设备上不可用编码器。LM628可以同时使用这两种编码器，但是命令SIP和RDIP在没有索引脉冲（或此输入的替代输入…请确保针脚1高（如果未使用）。一些考虑是值得考虑的有关使用在高高斯噪声环境。如果噪声被添加到编码器输入端（一个或两个输入端），并且没有持续到下一个编码器转换，LM628编码器逻辑将拒绝它。模拟正交计数的噪声或持续通过编码器转换必须消除通过适当的电磁干扰设计。简单的数字“滤波”方案只会降低对噪声的敏感性（总有比过滤器可以消除）。此外，任何噪声滤波方案都会减少解码器带宽。在LM628中决定（因为简单的滤波并不能消除噪声问题）不包括有利于提供最大可能解码器带宽的噪声滤波器。试图驱动编码器信号太长的距离用简单的TTL线也可能是以信号衰减形式出现的“噪声”源（上升时间差和/或响铃）。这也会导致系统丢失位置完整性。使用平衡线可能是最有效的抗噪声措施编码器输入端的驱动器和接收器。图17显示使用DS26LS31和DS26LS32的电路。
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