基于PCI總線的五軸伺服控制卡設(shè)計.pdf

1、基于“PC+運動控制卡”的開放式PC數(shù)控系統(tǒng)已發(fā)展成為當今數(shù)控技術(shù)的主流，該數(shù)控系統(tǒng)一般采用主從式控制策略，PC與運動控制卡之間通過計算機標準總線進行通訊。采用該結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)具有價格低廉、精度高、易于擴展升級等優(yōu)點，因而在現(xiàn)代制造業(yè)自動化控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
　　 本文設(shè)計了一款采用PCI總線的，基于32位的以ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103微處理器為核心的多軸運動控制卡，以此控制卡與PC機為平臺所建構(gòu)

2、的數(shù)控系統(tǒng)，將開放式體系的特點、PC機的信息處理能力與運動控制卡的運動軌跡控制能力有機地融合在一起。利用PC機的CPU來處理人機界面、發(fā)送指令和進行實時監(jiān)控等系統(tǒng)管理工作，卡上專用的ARM處理器則進行所有運動控制的細節(jié)處理，這樣無需占用PC機資源，能更快、更有效地解決復(fù)雜的運動控制問題，同時，PC機提供了標準應(yīng)用程序接口，使數(shù)控系統(tǒng)的移植和互換操作變得很方便。
　　 本文完成了通用型多軸伺服控制卡軟硬件的開發(fā)。硬件設(shè)計上采用了P

3、CI+EPLD+ARM為主要硬件設(shè)備，PCI總線有很高的傳輸速率，更好的實時性，使外設(shè)部件互連，為中央處理器及高速外圍設(shè)備提供一座橋梁;EPLD的采用減少了系統(tǒng)硬件復(fù)雜程度，提高了系統(tǒng)的可靠性。便于系統(tǒng)的升級改造;而ARM為開發(fā)者提供了一個高性能低成本、成熟、快速開發(fā)的良好方式。設(shè)計上采用模塊化設(shè)計思想，完成了STM32最小系統(tǒng)硬件電路、PCI數(shù)據(jù)總線擴展電路、信號檢測與處理電路等硬件電路的設(shè)計。
　　 軟件設(shè)計在結(jié)構(gòu)上采用集散

4、式多級處理方式，按照上、下位機來劃分實現(xiàn)功能，并以開放式設(shè)計思想為指導(dǎo)，使整個系統(tǒng)有很大的可擴性和二次開發(fā)能力;利用ARM實時性好、有多種中斷的優(yōu)點，及時準確地對一些信號，如能對運行過程中的限位、緊急斷電等，進行檢測與處理，提高了系統(tǒng)的可靠性。本文介紹了了內(nèi)存讀寫、上下位機通信、中斷處理、伺服閉環(huán)控制以及插補控制等的軟件程序設(shè)計。同時，為體現(xiàn)開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點，充分利用PC機資源，本文設(shè)計了一個人機交互友好、操作簡便、實用性強的運動控