1、02项目二项目二 机器人控制柜计算机器人控制柜计算机组机组 件件安装与调试安装与调试机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试2.12.1相关知识点学习相关知识点学习 控制柜控制柜计算机的内部组成如图计算机的内部组成如图2-12-1所示，主要包括硬盘、主板、所示，主要包括硬盘、主板、计算机接口、计算机风扇、处理器冷却器、内存、电源和网计算机接口、计算机风扇、处理器冷却器、内存、电源和网卡等卡等。外部设备外部设备能够通过计算机主板接口与计算机内部相连接，如图能够通过计算机主板接口与计算机内部相连接，如图2-22-2所所示，显示器通过示，显示器通过DVIDVI接口与计算机相连
2、，接口与计算机相连，USBUSB等存储介质通过等存储介质通过USBUSB接口接口与计算机相连，计算机通过与计算机相连，计算机通过KUKAKUKA用户网络接口与外部网络相连等等。用户网络接口与外部网络相连等等。计算机的电路系统主要由控制芯片、开机电路以及时钟电路构成，这些计算机的电路系统主要由控制芯片、开机电路以及时钟电路构成，这些结构在计算机运行的过程中通过相互配合以及相互制约的方式控制主板结构在计算机运行的过程中通过相互配合以及相互制约的方式控制主板的功能。只有通过科学合理的调控计算机的各个组件，才能使其整体始的功能。只有通过科学合理的调控计算机的各个组件，才能使其整体始终处于平衡运行的状态
3、，从而使计算机运行的更加可靠与稳定。终处于平衡运行的状态，从而使计算机运行的更加可靠与稳定。机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试2.2.1 2.2.1 主板主板 计算机计算机的主板组成如图的主板组成如图2-32-3所示，主要由所示，主要由CPUCPU与散热器、南桥芯片与散热器、南桥芯片、北桥芯片与散热器、集成网卡芯片、主电源插座、北桥芯片与散热器、集成网卡芯片、主电源插座、SATASATA端口端口、内存条插槽、内存条插槽、PCIPCI插槽和插槽和I/OI/O接口等部件组成接口等部件组成。-硬盘硬盘；-带扩展插槽的主板带扩展插槽的主板；-计算机接口计算机接口；-计算机
4、风扇计算机风扇-处理器冷却器处理器冷却器；-内存内存；-电源电源图图2-1 2-1 计算机内部图计算机内部图机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试-显示器显示器DVIDVI接口接口；-USB-USB接口接口；-KUKA-KUKA用户网络接口；用户网络接口；-KUKA-KUKA线路接口线路接口；-KUKA-KUKA系统总线系统总线；-KUKA-KUKA控制总线控制总线 图图2-2 2-2 计算机主板计算机主板I/OI/O接口接口机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试-CPU-CPU与散热器与散热器；-内存条插槽内存条插槽；-主电源插座主电源插座
5、；-SATA-SATA端口端口；-主板电池；主板电池；-北桥芯片与散热器北桥芯片与散热器；-南桥芯片南桥芯片；-PCI-PCI插槽插槽；-集成网卡芯片集成网卡芯片；-I/O-I/O接口接口图图2-3 2-3 计算机主板计算机主板机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试1.PCB1.PCB基板基板 印制电路板印制电路板（Printed circuit Printed circuit Board,PCBBoard,PCB）主要由铜皮和玻璃纤）主要由铜皮和玻璃纤维，经树脂材料粘合而成。维，经树脂材料粘合而成。主板主板的的PCBPCB为为4 4层或层或6 6层，层，KUKAKU
6、KA计算机的主板一般为计算机的主板一般为4 4层，最上面和最层，最上面和最下面两层为下面两层为“信号层信号层”，中间两层为，中间两层为“接地层接地层”和和“电源层电源层”。在一块主板上，从主板芯片组到在一块主板上，从主板芯片组到CPUCPU、内存、内存、PCIPCI等设备的距离应该是相等设备的距离应该是相等的，这是主板设计的基本要求（时钟线等长）等的，这是主板设计的基本要求（时钟线等长）。PCB PCB表面颜色是一种阻焊剂的颜色，阻焊剂的主要作用是防止电子表面颜色是一种阻焊剂的颜色，阻焊剂的主要作用是防止电子元件在焊接过程中出现错焊，另一作用防止元器件在使用过程中线路元件在焊接过程中出现错焊，
7、另一作用防止元器件在使用过程中线路氧化和腐蚀，减少故障率，因此氧化和腐蚀，减少故障率，因此PCBPCB的颜色与主板性能无关的颜色与主板性能无关机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试2.2.主板芯片组主板芯片组 芯片芯片组是保证系统正常工作的重要控制模块，有单片和双片两种结组是保证系统正常工作的重要控制模块，有单片和双片两种结构。对于双片结构来说，主板芯片组主要包括北桥芯片和南桥芯片构。对于双片结构来说，主板芯片组主要包括北桥芯片和南桥芯片。北。北桥芯片主要负责控制管理计算机主板中桥芯片主要负责控制管理计算机主板中CPUCPU、内存、显卡等高速运行的设、内存、显卡等高速
8、运行的设备，对计算机主板的正常运行起着至关重要的作用备，对计算机主板的正常运行起着至关重要的作用。所以，北桥芯片在。所以，北桥芯片在运行过程中消耗的能量较大，导致芯片产生的热量也较高。为了运行过程中消耗的能量较大，导致芯片产生的热量也较高。为了使北桥使北桥芯片能够正常运行，要在北桥芯片中安装散热设备，避免芯片在运行过芯片能够正常运行，要在北桥芯片中安装散热设备，避免芯片在运行过程中由于产生的热量过多发生故障。程中由于产生的热量过多发生故障。南桥南桥芯片一般位于芯片一般位于CPUCPU较远的下方，较远的下方，PCIPCI插槽的附近，南桥芯片主要插槽的附近，南桥芯片主要负责控制管理计算机主板中负责
9、控制管理计算机主板中PCIPCI总线、实时时钟控制器、高级电源管理、总线、实时时钟控制器、高级电源管理、SATASATA、USBUSB和键盘控制器等低速运行的设备。这些设备速度都比较慢，而和键盘控制器等低速运行的设备。这些设备速度都比较慢，而且在计算机主板中所占的比重不是很大，为了不影响北桥芯片的高速部且在计算机主板中所占的比重不是很大，为了不影响北桥芯片的高速部分，这些低速设备就分配给南桥芯片来管理。分，这些低速设备就分配给南桥芯片来管理。机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试3.3.主板供电单元主板供电单元 供电供电单元是指为单元是指为CPUCPU、内存控制器、集
10、成显卡等部件供电的单元，其、内存控制器、集成显卡等部件供电的单元，其作用是对电源输送来的电流进行电压的转换，通过稳压并滤除掉各种杂作用是对电源输送来的电流进行电压的转换，通过稳压并滤除掉各种杂波和干扰信号，以保证电源的稳定可靠，从而确保计算机主板中的各个波和干扰信号，以保证电源的稳定可靠，从而确保计算机主板中的各个设备能够正常运行，进而保障计算机整体运行的稳定性。随着设备能够正常运行，进而保障计算机整体运行的稳定性。随着CPUCPU主频和主频和系统总线工作频率的提高，对于主板供电的要求也越来越严格，供电电系统总线工作频率的提高，对于主板供电的要求也越来越严格，供电电路对于计算机主板的正常运行来
11、说起着决定性作用。另外，供电电路在路对于计算机主板的正常运行来说起着决定性作用。另外，供电电路在实际运行的过程中还要维持自身系统内电压的稳定，这是确保计算机主实际运行的过程中还要维持自身系统内电压的稳定，这是确保计算机主板运行质量的先决条件。板运行质量的先决条件。主板主板供电电路的主要部分一般都位于主板供电电路的主要部分一般都位于主板CPUCPU插座附近，最常见的供插座附近，最常见的供电组合方案是由电组合方案是由“MOSFETMOSFET场效应晶体管场效应晶体管+电容电容+电感电感”组成一个相对独立组成一个相对独立的单相供电电路，这样的组成通常会在供电电路中出现的单相供电电路，这样的组成通常会
12、在供电电路中出现N N次，同时也会出次，同时也会出现现N N相供电。多相电路可以非常精确的平衡各相供电电路输出的电流，以相供电。多相电路可以非常精确的平衡各相供电电路输出的电流，以维持各功率组件的热平衡。维持各功率组件的热平衡。机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 内存条内存条插槽的作用是安装内存条，一般主板提供插槽的作用是安装内存条，一般主板提供1 1、2 2或或4 4个插槽。个插槽。使用的内存条类型有使用的内存条类型有DDR SDRAMDDR SDRAM、DDR2 SDRAMDDR2 SDRAM、DDR3 SDRAMDDR3 SDRAM和和DDR4 DDR4 S
13、DRAMSDRAM，不同类型的内存条只能插在与之相对应的插槽里。，不同类型的内存条只能插在与之相对应的插槽里。主流主流的的KUKAKUKA计算机主板有计算机主板有2 2个插槽，使用的个插槽，使用的DDR3 SDRAMDDR3 SDRAM内存条。内存条。4.4.内存条插槽内存条插槽 PCI PCI插槽是基于周边元件扩展接口（插槽是基于周边元件扩展接口（PeripherdPeripherd Component Component interconnectinterconnect，PCIPCI）局部总线的扩展卡槽。）局部总线的扩展卡槽。PCIPCI接口的数据宽度为接口的数据宽度为32bit32bit
14、或或64bit64bit，工作频率为，工作频率为33.3MHz33.3MHz，最大数据传输速率分别为，最大数据传输速率分别为133MB/s133MB/s（33.3MHz33.3MHz32bit/832bit/8）或）或266MB/s266MB/s（33.3MHz33.3MHz64bit/864bit/8）。）。PCIPCI总线能自总线能自动识别外部设备，能插显卡、声卡、网卡等扩展卡。动识别外部设备，能插显卡、声卡、网卡等扩展卡。PCIPCI插槽是主要扩展插槽是主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前计算机能实现的所有外界功插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前计算机能实现的所有外界功能。
15、能。5.PCI5.PCI插槽插槽机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 Serial Serial ATAATA（简称（简称SATASATA）接口是为了取代并行的）接口是为了取代并行的IDEIDE接口而设计的，接口而设计的，用用4 4根引脚就能完成所有的工作，分别为电源引脚、接地引脚、发送数据根引脚就能完成所有的工作，分别为电源引脚、接地引脚、发送数据引脚、接受数据引脚。引脚、接受数据引脚。20012001年发布的年发布的SATA 1.0SATA 1.0标准，定义的数据传输率标准，定义的数据传输率为为1.5Gbit/s1.5Gbit/s；20072007年制定了年制定
16、了SATA2.0SATA2.0以及以及SATA2.5SATA2.5标准，数据传输率为标准，数据传输率为3.0Gbit/s3.0Gbit/s；20092009年发布的年发布的SATA 3.0SATA 3.0标准，定义的数据传输率为标准，定义的数据传输率为6Gbit/s6Gbit/s。新标准完全兼容前几代产品的标准，新接口的产品与旧接口的产品相连新标准完全兼容前几代产品的标准，新接口的产品与旧接口的产品相连时，自动下降到旧接口的数据传输率。时，自动下降到旧接口的数据传输率。6.SATA6.SATA接口接口机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试图图2-4 SATA2-4 S
17、ATA标准协议层级结构图标准协议层级结构图机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 USB USB 总线具有数据传输率高，成本低廉，可热插拔等优点，能够适总线具有数据传输率高，成本低廉，可热插拔等优点，能够适应未来计算机对外部接口的需求。应未来计算机对外部接口的需求。USB USB 总线具有以下特征：总线具有以下特征：（1 1）自动设置：操作系统能够自动检测连接到）自动设置：操作系统能够自动检测连接到USBUSB总线的设备，并加载总线的设备，并加载相应的驱动程序。操作系统自动完成对设备的功能检测，并自动配置设相应的驱动程序。操作系统自动完成对设备的功能检测，并自动配置设
18、备地址；备地址；（2 2）使用容易：）使用容易：USBUSB设备可直接连到机箱的设备可直接连到机箱的USBUSB接口插座上，支持热插拔接口插座上，支持热插拔功能，通过连接集线器功能，通过连接集线器HUBHUB设备，可以方便的扩展设备，可以方便的扩展USBUSB接口接口；（3 3）自带电源：）自带电源：USBUSB总线自带总线自带5V5V电源，设备可以直接使用总线所提供的电源，设备可以直接使用总线所提供的电源；电源；（4 4）连接简单：）连接简单：USBUSB采用采用4 4线制，两根电源，两根数据线；线制，两根电源，两根数据线；（5 5）传输速度快：随着技术的发展，）传输速度快：随着技术的发展，
19、USBUSB共有共有5 5个版本，个版本，USB1.0USB1.0、USB1.1USB1.1、USB2.0USB2.0、USB3.0USB3.0、USB3.1USB3.1。目前主流的版本为。目前主流的版本为20012001发布的发布的USB2.0USB2.0（最大（最大传输数据传输数据480Mbit/s480Mbit/s）和）和USB3.0USB3.0（最大传输数据（最大传输数据5Gbit/s5Gbit/s）。）。KUKAKUKA计算机计算机所使用的所使用的USBUSB接口为接口为2.02.0版本。版本。7.USB7.USB接口接口 机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与
20、调试 中央处理器中央处理器（CPUCPU），是电子计算机的主要设备之一，计算机中的核），是电子计算机的主要设备之一，计算机中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPUCPU是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。中央是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。中央处理器主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存处理器主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。电子计算机三大核心部储器及实现它们之间联系的数据、
21、控制的总线。电子计算机三大核心部件就是件就是CPUCPU、内部存储器、输入、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。理指令、执行操作、控制时间、处理数据。在计算机体系结构中，在计算机体系结构中，CPU CPU 是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元）是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元）进行控制调配、进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。执行通用运算的核心硬件单元。CPU CPU 是计算机的运算和控制核心。计算是计算机的运算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映
22、射为机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映射为CPUCPU的操作。的操作。2.2.2 2.2.2 中央处理器中央处理器机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 冯诺依曼冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下，程序和体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下，程序和数据统一存储，指令和数据需要从同一存储空间存取，经由同一总线传数据统一存储，指令和数据需要从同一存储空间存取，经由同一总线传输，无法重叠执行。根据冯诺依曼体系，输，无法重叠执行。根据冯诺依曼体系，CPUCPU的工作分为以下的工作分为以下5 5个阶段：个阶段：取指令阶段、指令译码阶段、执行指令
23、阶段、访存取数和结果写回，各取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回，各阶段的功能如下所示：阶段的功能如下所示：（1 1）取指令（）取指令（IFIF，instruction fetchinstruction fetch），即将一条指令从主存储器中），即将一条指令从主存储器中取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值，用来指示当前指令在主取到指令寄存器的过程。程序计数器中的数值，用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后，存中的位置。当一条指令被取出后，PCPC中的数值将根据指令字长度自动中的数值将根据指令字长度自动递增。递增。（2 2）指令译码阶段（）指令译码阶段（ID
24、ID，instruction decodeinstruction decode），取出指令后，指令译），取出指令后，指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。1.CPU1.CPU的工作原理的工作原理机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试（3 3）执行指令阶段（）执行指令阶段（EXEX，executeexecute），具体实现指令的功能。），具体实现指令的功能。CPUCPU的不同的不同部分被连接起来，以执
25、行所需的操作。部分被连接起来，以执行所需的操作。（4 4）访存取数阶段（）访存取数阶段（MEMMEM，memorymemory），根据指令需要访问主存、读取操），根据指令需要访问主存、读取操作数，作数，CPUCPU得到操作数在主存中的地址，并从主存中读取该操作数用于运得到操作数在主存中的地址，并从主存中读取该操作数用于运算。部分指令不需要访问主存，则可以跳过该阶段。算。部分指令不需要访问主存，则可以跳过该阶段。（5 5）结果写回阶段（）结果写回阶段（WBWB，write backwrite back），作为最后一个阶段，结果写回），作为最后一个阶段，结果写回阶段把执行指令阶段的运行结果数据阶段
26、把执行指令阶段的运行结果数据“写回写回”到某种存储形式。结果数到某种存储形式。结果数据一般会被写到据一般会被写到CPUCPU的内部寄存器中，以便被后续的指令快速地存取；许的内部寄存器中，以便被后续的指令快速地存取；许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态，这些标志位标识着多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态，这些标志位标识着不同的操作结果，可被用来影响程序的动作。不同的操作结果，可被用来影响程序的动作。在指令执行完毕、结果数据写回之后，若无意外事件（如结果溢出等）在指令执行完毕、结果数据写回之后，若无意外事件（如结果溢出等）发生，计算机就从程序计数器中取得下一条指令地址，开始新一
27、轮的循发生，计算机就从程序计数器中取得下一条指令地址，开始新一轮的循环，下一个指令周期将顺序取出下一条指令。环，下一个指令周期将顺序取出下一条指令。机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 内存内存的作用是存放各种输入、输出数据和中间结果，以及与外部存的作用是存放各种输入、输出数据和中间结果，以及与外部存储器交换数据时作为缓冲使用。由于储器交换数据时作为缓冲使用。由于CPUCPU智能直接处理内存中的数据，所智能直接处理内存中的数据，所以内存的速度和容量大小对计算机性能影响很大。按内存在计算机内的以内存的速度和容量大小对计算机性能影响很大。按内存在计算机内的用途分为主存储
28、器和辅存储器，内存显示的存储容量指的是主存储器的用途分为主存储器和辅存储器，内存显示的存储容量指的是主存储器的容量。容量。为了为了节省主板空间，增强配置的灵活性，现在主板均采用内存模块节省主板空间，增强配置的灵活性，现在主板均采用内存模块结构，其中条形结构式现在最常用的模块结构。条形存储器是把存储器结构，其中条形结构式现在最常用的模块结构。条形存储器是把存储器芯片、电容、电阻等原件焊接在一小条印制电路板芯片、电容、电阻等原件焊接在一小条印制电路板PCBPCB上面，形成大容量上面，形成大容量的内存模块，简称内存条，如图的内存模块，简称内存条，如图2-52-5所示。所示。2.2.3 2.2.3 内
29、存内存机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试1-PCB1-PCB板板；2-2-标签标签；3-3-（金手指）引脚；（金手指）引脚；4-4-电阻；电阻；图图2-5 2-5 内存条内存条5-5-引脚隔断槽口；引脚隔断槽口；6-SPD6-SPD；7-7-内存芯片；内存芯片；8-8-内存条固定卡槽口内存条固定卡槽口机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试1.1.内存条结构内存条结构1 1）印制电路板（）印制电路板（PCBPCB）2 2）金手指（引脚）金手指（引脚）3 3）内存条固定卡缺口）内存条固定卡缺口4 4）金手指缺口）金手指缺口5 5）内存芯片）内
30、存芯片6 6）SPDSPD芯片芯片9 9）电阻）电阻8 8）电容）电容7 7）内存颗粒空位）内存颗粒空位2.2.内存条芯片工作原理内存条芯片工作原理图图2-6 2-6 单管动态单管动态RAMRAM存储单元存储单元机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 KUKA KUKA RAMRAM存储器，在更换时，只允许使用存储器，在更换时，只允许使用KUKAKUKA公司提供的公司提供的RAMRAM存储器，存储器，因为该系列的产品在出厂的时候已经烧制了因为该系列的产品在出厂的时候已经烧制了KUKAKUKA专用的模块，其它品牌专用的模块，其它品牌和型号的产品在无法在和型号的产品在无法
31、在KUKAKUKA计算机中使用。计算机中使用。目前目前KUKAKUKA所用的操作系统最大支持所用的操作系统最大支持2GB2GB，如升级过高，将导致系统无，如升级过高，将导致系统无法启动报错。如图法启动报错。如图2-72-7所示。所示。3.KUKA RAM3.KUKA RAM存储器存储器图图2-7 2-7 内存过高配置报错内存过高配置报错机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 固态固态硬盘（硬盘（Solid State DiskSolid State Disk，简称，简称 SSDSSD），是一种采用固态电子），是一种采用固态电子存储器件进行数据存储，由闪存芯片阵列组成的
32、存储系统。与传统机械存储器件进行数据存储，由闪存芯片阵列组成的存储系统。与传统机械式硬盘相比，固态硬盘的结构完全不同，它的内部没有任何机械部件，式硬盘相比，固态硬盘的结构完全不同，它的内部没有任何机械部件，也没有高速旋转的磁碟片，所以即使在高速移动、翻转倾斜等恶劣状态也没有高速旋转的磁碟片，所以即使在高速移动、翻转倾斜等恶劣状态下也不影响正常使用，抗震性能好，稳定性高。固态硬盘不用磁头，寻下也不影响正常使用，抗震性能好，稳定性高。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为零，其读写速度相对机械硬盘更快，同时省去了驱动电机道时间几乎为零，其读写速度相对机械硬盘更快，同时省去了驱动电机带来的能量消耗和噪音，
33、具有低功耗、无噪音和轻便等优势。此外，固带来的能量消耗和噪音，具有低功耗、无噪音和轻便等优势。此外，固态硬盘的工作温度范围非常广，一般都可以达到态硬盘的工作温度范围非常广，一般都可以达到-10-10到到 7070。目前固。目前固态硬盘全面采用全新硬盘接口规范态硬盘全面采用全新硬盘接口规范高速串行传输方式高速串行传输方式SATASATA。2.2.4 2.2.4 固态硬盘固态硬盘机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 SATA SATA 标准接口以光纤通道（标准接口以光纤通道（Fiber ChannelFiber Channel）作为物理设计蓝本，共）作为物理设计蓝本，共
34、由由7 7根电缆线组成。其中，根电缆线组成。其中，3 3根为地线，用于削弱消除串行电缆间的干扰，根为地线，用于削弱消除串行电缆间的干扰，另外另外4 4根作为两对差分线（根作为两对差分线（1 1对发送、对发送、1 1对接收）进行数据传输功能。对接收）进行数据传输功能。SATASATA串行传输采用低压差分信号（串行传输采用低压差分信号（Low Voltage Differential SignalingLow Voltage Differential Signaling，LVDSLVDS），其工作电压的峰峰值仅为），其工作电压的峰峰值仅为 250mV250mV（最高（最高 500mV500mV），
35、因此大大降），因此大大降低了系统的功耗，减小了系统复杂度。另外，低了系统的功耗，减小了系统复杂度。另外，SATA SATA 标准接口电源供电部标准接口电源供电部分由分由1515根电缆线组成，分别提供根电缆线组成，分别提供+3.3V+3.3V、+5V+5V 和和+12V+12V电源。其管脚分配如电源。其管脚分配如图图2-82-8、表、表2-12-1和表和表2-2 2-2 所示。所示。1.SATA1.SATA接口电气特性接口电气特性机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试图图2-8 SATA2-8 SATA电气特性图电气特性图表表2-1 SATA 2-1 SATA 标准接口
36、信号部分管脚标准接口信号部分管脚分配分配编号编号名称名称定义定义S1GND接地线S2RX接收差分信号对S3RXS4GND接地线S5TX发送差分信号对S6TXS7GND接地线机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试编号编号名称名称定义定义P1P1V3.33.3V电源P2P2V3.33.3V电源P3P3V3.33.3V电源，预充电P4P4GND接地线P5P5GND接地线P6P6GND接地线P7P7V55V电源，预充电P8P8V55V电源P9P9V55V电源P10P10GND接地线P11P11Reseived保留P12P12GND接地线P13P13V1212V电源，预充电P1
37、4P14V1212V电源P15P15V1212V电源表表2-2 SATA 2-2 SATA 标准接口电源部分管脚分配标准接口电源部分管脚分配机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 目前目前KUKAKUKA硬盘主要使用硬盘主要使用SSDSSD固态硬盘，固态硬盘，SATA2.0SATA2.0接口版本，如图接口版本，如图2-92-9所所示，其具有和标准硬盘相同的接口，优点是读写速度快，可缩短系统启示，其具有和标准硬盘相同的接口，优点是读写速度快，可缩短系统启动的时间，且可避免工程环境恶劣（如震动、细小灰尘）造成硬盘损害动的时间，且可避免工程环境恶劣（如震动、细小灰尘）造成硬
38、盘损害和寿命缩短，从而影响系统的稳定性。主要功能如下：和寿命缩短，从而影响系统的稳定性。主要功能如下：（1 1）通过）通过SATASATA实现数据传输；实现数据传输；（2 2）可分成多个分区（一般分为三个分区：驱动器）可分成多个分区（一般分为三个分区：驱动器C C：/、驱动器、驱动器D D：/和和用于数据恢复的隐藏分区）；用于数据恢复的隐藏分区）；（3 3）存储操作系统（如）存储操作系统（如Windows XP embeddedWindows XP embedded或或Windows 7 embeddedWindows 7 embedded）；）；（4 4）用于存储）用于存储KUKAKUKA系
39、统软件（如故障检测软件、工艺数据包等）。系统软件（如故障检测软件、工艺数据包等）。2.KUKA2.KUKA硬盘主要功能硬盘主要功能机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试图图2-9 2-9 固态硬盘固态硬盘机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试2.2.5 2.2.5 计算机电源组件计算机电源组件 单相单相小功率直流稳压电源一般由电源变压器、整流、滤波和稳压电小功率直流稳压电源一般由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成路四部分组成。其。其工作过程一般为：首先由电源变压器将输入的交流电工作过程一般为：首先由电源变压器将输入的交流电压变换为电压
40、较低的交流电压，然后利用二极管的单向导电性将交流电压变换为电压较低的交流电压，然后利用二极管的单向导电性将交流电压整流为单向脉动的电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电压整流为单向脉动的电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路减小其脉动成分，得到比较平滑的电压，经过整流、滤波后得到的电路减小其脉动成分，得到比较平滑的电压，经过整流、滤波后得到的电压易受电网波动及负载变化的影响（一般有压易受电网波动及负载变化的影响（一般有10%10%左右的波动），必须加左右的波动），必须加入稳压电路，最后经过稳压输出稳定的所需要的直流电压。可利用反馈入稳压电路，最后经过稳压输出稳定的所需要的直流电压
41、。可利用反馈等措施维持输出直流电压的稳定。等措施维持输出直流电压的稳定。整流电路机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试 单相单相桥式整流电路如图桥式整流电路如图2-112-11所示所示,图中图中TRTR为电源变压器，它的作用是为电源变压器，它的作用是将交流电网电压将交流电网电压V1V1变成整流电路要求的交流电压变成整流电路要求的交流电压,RL,RL是要求直流供电设备是要求直流供电设备的负载电阻的负载电阻,四只整流二极管四只整流二极管D1D1D4D4接成电桥的形式接成电桥的形式,故有桥式整流电路故有桥式整流电路之称。之称。1.1.单相桥式整流电路单相桥式整流电路图图2-
42、11 2-11 单相桥式整流电路单相桥式整流电路机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试2.2.6 2.2.6 网卡网卡网卡是各个计算机进行连接并且传输网络介质的接口，它是工作在数据网卡是各个计算机进行连接并且传输网络介质的接口，它是工作在数据链路层的网路组件，基本功能是实现与以太网传输介质之间的物理连接链路层的网路组件，基本功能是实现与以太网传输介质之间的物理连接和电信号匹配。除此之外，它还实现了数据帧的接收和发送，介质的访和电信号匹配。除此之外，它还实现了数据帧的接收和发送，介质的访问控制，数据帧的封装与拆封，数据的编码和数据缓存问控制，数据帧的封装与拆封，数据的编
43、码和数据缓存等等。图图2-12 2-12 控制柜计算机网卡控制柜计算机网卡机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试2.2.7 2.2.7 静电产生与电器元件抗静电能力静电产生与电器元件抗静电能力 在在机器人控制柜以及计算机中，大多数元器件都是静电放电（机器人控制柜以及计算机中，大多数元器件都是静电放电（ESDESD）高度敏感元件，静电放电发生之后，不仅可以使电子元件彻底损坏，而高度敏感元件，静电放电发生之后，不仅可以使电子元件彻底损坏，而且还可导致集成电路或元件局部受损，并进而缩短设备使用寿命或者偶且还可导致集成电路或元件局部受损，并进而缩短设备使用寿命或者偶尔干扰其他
44、无损元件的正常运作。目前主流的方法是先将手放到导电的尔干扰其他无损元件的正常运作。目前主流的方法是先将手放到导电的物体上放电或者用水洗手后擦干，然后佩戴防静电手环，如图物体上放电或者用水洗手后擦干，然后佩戴防静电手环，如图2-132-13所示。所示。图图2-13 2-13 防静电手环防静电手环机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试人体内静电的产生，与身着不同材料的衣物和环境中的湿度有直接关人体内静电的产生，与身着不同材料的衣物和环境中的湿度有直接关系，如图系，如图2-142-14所示。不同元器件之间防静电能力也有所不同，如表所示。不同元器件之间防静电能力也有所不同，如
45、表2-32-3所示。所示。图图2-14 2-14 静电荷、环境湿度与材料之间的关系静电荷、环境湿度与材料之间的关系元件元件电压（电压（V V）只读存储器只读存储器EPROMEPROM100MOSFETMOSFET场效应管场效应管100200放大器放大器1002500运放放大器运放放大器1407000CMOSCMOS芯片芯片2503000二极管二极管3002500薄厚膜混合集成薄厚膜混合集成电路电路3003000双极晶体管双极晶体管3007000肖特基肖特基 TTL TTL10002500表表2-3 2-3 元器件电压等级元器件电压等级机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与
46、调试2.3 2.3 项目实施项目实施 2.3.1 2.3.1 安装前的准备安装前的准备1.1.计算机安装的配件计算机安装的配件KUKAKUKA机器人计算机的配件标准配置有主板、机器人计算机的配件标准配置有主板、CPUCPU、CPUCPU散热器、内存条、散热器、内存条、网卡（主板集成网卡（主板集成)、硬盘、机箱电源、机箱风扇、数据线和电源线组成。、硬盘、机箱电源、机箱风扇、数据线和电源线组成。2.2.装机工具装机工具目前，各种硬件卡口的设计十分人性化，使用到的装机工具越少，但十目前，各种硬件卡口的设计十分人性化，使用到的装机工具越少，但十字螺丝刀和防静电手环是必备的装机工具，至于其他的工具（如一
47、字螺字螺丝刀和防静电手环是必备的装机工具，至于其他的工具（如一字螺钉刀、尖嘴钳和镊子等）并非必须准备。钉刀、尖嘴钳和镊子等）并非必须准备。各种装机工具的作用如下：各种装机工具的作用如下：（1 1）防静电手环；用于放掉操作者身上的静电，以防主板及配件被静电）防静电手环；用于放掉操作者身上的静电，以防主板及配件被静电损坏损坏。机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试（2 2）十字螺丝刀：用于螺钉的安装或拆卸，最好是用带有磁性的螺丝刀，）十字螺丝刀：用于螺钉的安装或拆卸，最好是用带有磁性的螺丝刀，这样安装这样安装螺钉时可以将其吸住，在机箱狭小的空间内使用起来比较方便。螺钉时可
48、以将其吸住，在机箱狭小的空间内使用起来比较方便。（3 3）镊子）镊子：用来夹取各种螺钉、跳线等比较小的用来夹取各种螺钉、跳线等比较小的配件。配件。例如例如，在安装过，在安装过程中一程中一颗螺丝掉颗螺丝掉入机箱内部，并且被一个地方卡住，用手又无法取出，入机箱内部，并且被一个地方卡住，用手又无法取出，这镊子就派上用场。这镊子就派上用场。（4 4）尖嘴钳：主要用来拆卸机箱后面的挡板或档片。不过，现在的机箱）尖嘴钳：主要用来拆卸机箱后面的挡板或档片。不过，现在的机箱多数都采用断裂多数都采用断裂式设计，用户只需要用手对折几次，挡板或挡片就会断裂脱落。当然，式设计，用户只需要用手对折几次，挡板或挡片就会断
49、裂脱落。当然，使用尖嘴钳会更加方便。使用尖嘴钳会更加方便。（5 5）散热膏（硅脂）：将散热膏涂抹）散热膏（硅脂）：将散热膏涂抹CPUCPU上，使上，使CPUCPU和散热片之间更好的和散热片之间更好的接触，以增强硬件的散热效果。在选购时一定要购买优质的导热硅脂。接触，以增强硬件的散热效果。在选购时一定要购买优质的导热硅脂。机器人控制柜计算机机器人控制柜计算机组件组件安装与调试安装与调试1 1.安装安装CPUCPU与散热器与散热器（1 1）用湿毛巾擦拭一下手，佩戴好防静电手环，将防静电手环的另一端）用湿毛巾擦拭一下手，佩戴好防静电手环，将防静电手环的另一端夹在可靠接地的工作平台夹在可靠接地的工作平
50、台PEPE线处；线处；（2 2）将主板从防静电包装中取出，并平放到工作台上，主板下面最好垫）将主板从防静电包装中取出，并平放到工作台上，主板下面最好垫上一层胶垫，避免在安装上一层胶垫，避免在安装CPUCPU散热风扇时，损坏主板背面的引脚；散热风扇时，损坏主板背面的引脚；（3 3）在板上安装）在板上安装CPUCPU的插座的插座,将插座旁边的手柄轻微向外掰开，同时抬起将插座旁边的手柄轻微向外掰开，同时抬起手柄，此时手柄，此时CPUCPU插座会向旁边发生轻微测移，这表明插座会向旁边发生轻微测移，这表明CPUCPU可以插入了，如可以插入了，如图图2-152-15所示；所示；（4 4）将）将CPUCPU
