基于FPGA的可編程運(yùn)動控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展，采用傳統(tǒng)電機(jī)控制的模擬實(shí)現(xiàn)方式逐漸轉(zhuǎn)向采用微控制器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式，這使得諸如ARM、DSP、FPGA等微處理器在數(shù)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過深入研究現(xiàn)代開放式數(shù)控系統(tǒng)中的運(yùn)動控制模式，結(jié)合當(dāng)前市場主流的應(yīng)用需求，提出了一種基于FPGA的硬件可重構(gòu)的運(yùn)動控制方式，并且摒棄傳統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)中所采用的ISA、PCI、USB等通信方式，利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)了一款全新的運(yùn)動控制器。全文的研究內(nèi)容涉及以下幾方面：

2、　　1）介紹了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外運(yùn)動控制器的研究現(xiàn)狀，指出了在多應(yīng)用、多環(huán)境的數(shù)控加工背景下，傳統(tǒng)的運(yùn)動控制器由于硬件的固化和通信方式的局限，已無法滿足這種應(yīng)用需求。
　　2）制定了運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，依據(jù)模塊的實(shí)現(xiàn)功能，分別分析了方案中軌跡插補(bǔ)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、報(bào)文結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制的原理，并給出了插補(bǔ)算法在上位機(jī)上的具體實(shí)現(xiàn)和基于UDP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的高效穩(wěn)定傳輸模式。
　　3）搭建了運(yùn)動控制器的硬件電路，分析了各

3、部分模塊的電路實(shí)現(xiàn)，給出了對應(yīng)模塊的原理圖設(shè)計(jì)，并針對給模塊電路的信號特點(diǎn)分析了PCB設(shè)計(jì)過程的依據(jù)。
　　4）設(shè)計(jì)了FPGA內(nèi)部的邏輯功能電路，包括UDP/IP協(xié)議的穩(wěn)定傳輸實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文信息的處理，按鍵信號、手輪信號的讀取，DAC模塊、PWM模塊的輸出以及電機(jī)的運(yùn)動方向檢測和脈沖輸出控制。
　　最后，整合運(yùn)動控制系統(tǒng)的硬件平臺和FPGA代碼，利用課題組自主研發(fā)的CNC2000數(shù)控軟件進(jìn)行了聯(lián)合測試，將實(shí)際的測試結(jié)果和數(shù)據(jù)