多軸運(yùn)動(dòng)控制接口電路設(shè)計(jì)及其在FPGA中的實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制已經(jīng)成為數(shù)控領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控領(lǐng)域?qū)τ诙噍S同步控制的需求逐漸增多，且要求運(yùn)動(dòng)控制具有高精度、高速度的特征。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展促使運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)方案多種多樣，采用ARM與FPGA結(jié)合的方案，利用PLC控制器的優(yōu)點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)與 PLC控制技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一款控制精度高、速度快、編程方便、通用性好、低成本的運(yùn)動(dòng)控制器。本文在著重介紹多軸運(yùn)動(dòng)控制接口電路在FPGA中的實(shí)現(xiàn)，并驗(yàn)證其功能的正確性。
　　

2、首先，基于當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的背景和發(fā)展提出了運(yùn)動(dòng)控制接口電路的功能需求，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的整體結(jié)構(gòu)做出分析，選擇FPGA電路設(shè)計(jì)的流程和方法，將運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)化、模塊化。
　　然后，對(duì)FPGA的最小系統(tǒng)做出設(shè)計(jì)，分別對(duì)系統(tǒng)的電源、晶振、調(diào)試下載做出設(shè)計(jì)說(shuō)明，并在輸入輸出端使用光電隔離，避免工業(yè)噪聲的干擾。在外圍硬件設(shè)計(jì)完畢后，設(shè)計(jì)選擇并行總線通信連接ARM與FPGA，在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口電路，并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的緩存機(jī)制，對(duì) FPGA的功

3、能進(jìn)行寄存器分配，設(shè)計(jì)通過(guò)操作功能寄存器來(lái)控制FPGA的數(shù)據(jù)讀寫。
　　接著，對(duì)FPGA內(nèi)部的功能子模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。設(shè)計(jì)從功能模塊的設(shè)計(jì)需求出發(fā)，對(duì)功能模塊進(jìn)行寄存器分配，然后分析設(shè)計(jì)原理，使用Verilog HDL硬件語(yǔ)言設(shè)計(jì)模塊電路，并對(duì)模塊進(jìn)行原理圖封裝和調(diào)用。設(shè)計(jì)包括時(shí)鐘模塊、軸脈沖輸出模塊、軸使能位選則模塊和使能位控制模塊、PLS模塊、計(jì)數(shù)測(cè)頻模塊、中斷模塊、輸入輸出信號(hào)處理模塊等。
　　最后，驗(yàn)證FPGA