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）到以DSP芯片為的電機(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)算和實(shí)時(shí)性都較好。

　　機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。

　　機(jī)器人能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括：智能，指感覺(jué)和感知，包括記憶、運(yùn)算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等；機(jī)能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運(yùn)行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說(shuō)機(jī)器人是具有生物功能的實(shí)際空間運(yùn)行工具。

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

　　數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過(guò)使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來(lái)處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠(chǎng)商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力。

　　TMS320F206DSP基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括：①哈佛結(jié)構(gòu)；②流水線(xiàn)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(xiàn)以減少指令執(zhí)行時(shí)間。指令流水線(xiàn)由一系列總線(xiàn)操作組成。TMS320F206流水線(xiàn)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。