SOPC技术在伺服控制系统通信中的研究与设计

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为解决大量机械总加工的单件和小批量生产的自动化难题,上世纪50年代出现了数控机床。它综合应用了电子、计算机、检测、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的众多成就。数控机床经过60多年的发展,品种日益增多,性能不断完善,伺服运动控制系统随之应运而生。因其在运动控制中能够保持稳定性好、精度高、响应速度快等良好优点,在工业数控领域中得到了广泛应用。为了满足伺服运动控制上述性能特点,系统的通信承担着重要工作。本文对伺服运动控制系统的网络通信进行了详细研究,并应用SOPC技术设计了基于以太网总线的通信解决方案。  SOPC技术由Altera公司于2000年率先提出,在业界产生了深远影响。它是一种基于FPGA的SOC解决方案,将处理器、存储器、I/O接口等系统所需设备集成于可编程芯片中,构建片上可编程系统。该系统具有技术开发时间短、产品生命周期长的优势,本文对伺服通信控制的设计是基于SOPC技术展开的。  伺服系统的通信控制是一个兼具软硬件的嵌入式设备,整个研制过程非常复杂,从FPGA开发板研制、网络通信IP核设计编写到基于SOPC系统的软件编程都涉及了众多嵌入式技术。本文针对需求,选取了三个方面作为自己的研究课题:网络通信IP核设计,通信中同步机制的设计和伺服运动控制系统中网络初始化工作进行了详细论述。  文本设计了基于SOPC系统的网络通信IP核并应用于伺服单元间的通信。该IP核以软核方式实现,应用Verilog HDL硬件描述语言编写,集成到SOPC系统中,通过以太网接口以及以太网线为传输总线完成通信功能。  于此同时,文本还研究了系统中通信的同步机制和网络的初始化工作。同步机制满足了对多个伺服运动单元的同步控制,该控制具有实时性和精确性,满足伺服运动控制系统的需求。网络初始化工作安排了通信周期的工作需求,使伺服系统有条不紊的运转。
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