工业4.0概念的提出,掀起了制造业的新革命。机器人和数控机床是以运动形式完成工作的,运动控制器是机器人和数控机床的重要组成部分。随着微处理器的计算速度越来越快,嵌入式运动控制器成为一个研究热点。Infineon公司生产的XMC4500是专门针对工业控制应用的控制芯片,具有业界领先的工艺和丰富的外设模块,且在同类产品中具有明显的价格优势。轨迹规划是对运动执行端的位置、速度和加速度等运行信息进行实时控制,插补是在轨迹规划之后进行数据点密化的工作使得运行更加精确,轨迹规划和插补是运动控制中的关键技术。本文主要完成以下几方面内容。在对市场上各类运动控制器的结构特点和功能进行分析总结的基础上,综合考虑中小型企业对成本的控制以及物联网的要求,提出、制定并实现了基于XMC4500的、以μC/OS-Ⅲ为实时操作系统的嵌入式运动控制器的总体设计方案。所设计的嵌入式运动控制器满足低成本的要求,能够实现2轴闭环同步控制或4轴开环同步控制、逻辑控制和网络功能。针对点到点运动启停不平稳导致机械震荡这一问题,研究并实现了梯形和双S型速度曲线轨迹规划算法,使得点到点运动启停平稳,无震荡。针对连续路径连接点尖角导致路径不平滑问题,研究并实现了两种圆弧过渡的算法,分别是固定速度和固定半径的圆弧过渡算法;使用圆弧过渡完全消除了连续路径连接点处的尖角,且可根据对速度和半径的不同要求选择不同的圆弧过渡方法,使控制更具有灵活性。考虑到G代码编程简单,但灵活性差的特点,对G代码运动相关指令进行拓展,设计并实现轨迹规划器。为了实现对运动轨迹的快速和精确控制,研究了数据采样插补算法,实现了基于数据采样法的直线插补和圆弧插补。为了满足运动控制系统对实时性的要求和对底层伺服宽转速范围驱动的要求,设计并实现了一种高实时性的插补器,灵活的驱动控制策略使得运动控制器能够满足对底层伺服宽转速范围驱动的要求。实验验证了直线插补、圆弧插补、点到点轨迹规划、连续路径圆弧过渡过渡的方法。