随着电子信息和机械技术不断发展与融合,大大提高了工业生产中的机电一体化水平,机电一体化的一个典型应用领域为运动控制系统。当前市场上的运动控制系统产品多为低速单路运动控制系统,在运行时需要一边解析、转换运动控制文件,一边控制运动,并且同一时间只能驱动一个工作台进行操作。因此急需研发一种高速多路控制系统,以提高工作和生产效率。本论文对步进电机及运动控制方法进行了深入研究,并且设计制作了高速多路运动控制系统,以运动控制系统控制雕刻机运动为例进行阐述。该系统主要包含运动控制系统主板、操作板、扩展板和遥控器四部分。主板是整个运动控制系统的核心,其主要包含ARM Cortex-M4主控部分及周边数字电路、通信模块、数字脉冲通道和模拟输出通道等。主控部分内嵌FAT32文件系统,并且能够进行文件解析和路径解析,转化为运动控制指令,启动多路定时计数器配合DMA技术将XY三轴高速运动脉冲、高速方向信号及模拟激光驱动信号输出。操作板主要包扩显示设备和输入设备等。工作时操作板将文件列表、工作状态等内容呈献给用户,并且将用户的操作信息传递给运动控制系统主板。扩展板主要功能是将主板一路运动控制信号输出拓展为六路输出,可以与遥控器配对连接,接收遥控器的指令,远程控制设备运行。本文通过优化运动算法和利用多级缓存实现运动控制系统的高速运行。高速运行优化措施如下：对运动控制算法优化,如S曲线加减速、根据曲率半径调整主轴运行速度等；对运动路线及运动状态提前预测计算；标准文件转化为含有运动状态描述的私有格式文件等。在文件传输和实际控制运动过程中,采用两级缓存和DMA技术直接控制定时器产生脉冲信号,保证了系统能够高速连续运行。本文通过扩展板将一路运动控制信号扩展为六路信号,能够控制多路机器并行运转。并且每路信号能够通过遥控器进行单独控制。