基于STM32F103总线3D打印机运动控制系统设计
为了使3D打印机的多个伺服电机运动得更快、更精确，提出一种基于PCIE总线运动控制系统的解决方案，并设计完善了整个运动控制系统的硬件架构。该系统的创新之处在于硬件部分通过 STM32F103对PCIE总线信号进行加强处理，使PCIE总线信号在经过长达1～3m的传输后仍保持高度的有效性。实际应用表明，此系统具有响应时间短、定位准确的特点，满足设计要求。
目前3D打印机在工业、民用领域得到广泛应用，随着3D打印技术的革新，3D打印不仅在传统的制造行业体现出非凡的发展潜力，而且其魅力延伸至食品制造、服装奢侈品、影视传媒以及教育等多个与人们生活息息相关的领域。经过对比各种芯片性能，选用PEX8311与X7043协同工作，PEX8311芯片对PCIE总线信号进行译码，生成16路总线数据和地址信号，这些控制信号可用于X7043运控控制芯片，保证同时对最多4台伺服电机进行实时同步的控制。实验过程中发现即使3D打印机与主控机相距3m，误码率仍在万分之一以下，对3D打印机的运动控制性能有明显提升。
运动控制系统硬件主要由上位机、工控机、STM32F103重驱动电路、STM32F103解析电路、X7043控制电路和3台伺服电机驱动系统组成，图2所示即为整个系统结构。上位机为用户提供操作界面，工控机则用来发送上位机下达的指令给下位机，PCIE总线信息首先经过STM32F103进行重驱动处理，以使信号在进行远距离传输后不失真。在多轴运控控制电路板上装有STM32F103、STM32F103和CPLD芯片，STM32F103对传输过来的总线进行信号解析，产生能被X7043使用的数据总线、地址总线和控制总线信号，CPLD用于采集编码信号和来自伺服电机驱动器的信号，进而准确控制电机运行状态。着重介绍具有创新意义的STM32F1031的使用。
STM32F103的电路设计
STM32F103特性：兼容PCIe2.0协议，可调节量化接收器，两路5.0Gbps差分信号对，100Ω匹配电阻差分输入端，为引脚加强的配置输出且能控制摆幅输出，单通道的输入信号检测和去噪，自动接收检测，低电压工作为-330mW(3.3V)/-150mW(1.5V)，采用TQFN(4×4mm)20引脚封装。
数据发送周期以主控制器产生的一位开始位开始，芯片在识别这个开始位后，将监督下一位信息，看该数据是否与它的地址匹配。当发现匹配后，在接下来的时钟信号里，它将回应一个读或写的数据。每字节后都必须跟着一位应答位，除非最后的一个字节以一位停止位结束。在一个发送周期中，跟着地址字节的第一个数据字节是伪字节或填充字节，并不被PI3EQX5801使用。这个字节是为了兼容使用10位地址的系统而产生的。数据传输中最先传输最重要的数据。
重驱动的电路设计参考了百利通公司给出的标准图，为了让电路具有对其他设备的适用性，保留了官方配置时需要的各个电阻，在做PCB板时加入了拨码开关，可以根据不同需要进行模式选择。
