基于DSP与FPGA的高性能运动控制器研制

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本文系统、全面地对运动控制器进行了研究,分析了国内外运动控制器的研究现状,指出运动控制器的发展趋势。针对国内运动控制技术的研究起步较晚的现状,紧跟当前运动控制技术的发展趋势,吸收了世界上相关运动控制技术的最新成果,采纳了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比较新颖的、功能强大的、具有很大柔性的四轴多功能运动控制器。并就该运动控制器硬件设计和软件设计的实现方案进行了深入的讨论,阐述了实现中的技术细节。 本运动控制器主要完成通信功能和运动控制功能。它采用TI公司的TMS320F2812 DSP芯片作为其核心处理器,采用Altera公司的Cyclone 1P1C6FPGA芯片作为编码器反馈计数处理器,通过PCI9052接口芯片与PC机共享双端口RAM的方式实现PCI接口。本文在运动控制器总体设计和理论研究的基础上进行了运动控制器的FPGA功能模块、DSP控制模块,PCI总线接口模块以及电源模块和时钟模块等的硬件电路设计。在硬件设计和调试的基础上,结合DSP理论和编程方法,完成了DSP初始化,PCI通讯、RS-232通讯,路径规划,位置控制输出等模块的控制软件设计。 在软硬件设计的基础上,搭建了本运动控制器的实验平台,进行了系统的软硬件调试实验,实验证明本运动控制器的软硬件设计正确,基本功能达到设计要求。 最后,理论联系实际,将本论文的研究成果运用到一个实际工程项目中。设计了四色套印印刷机控制系统,并在本运动控制器上编写了印刷机控制程序。实验结果表明,该控制系统软硬件设计完全达到设计要求,较好地解决了印刷行业中的套印难题,同时也证实了本运动控制器具有较好的实用性,可广泛应用于有运动控制要求的各种场合。
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