基于DSP和FPGA的数控铣床开放式运动控制器

摘要

目前，开放式数控系统(ONC)正得到日益广泛的应用，其具有强大的适应性和灵活配置能力，控制软件具有及时扩展和联接功能，可以适应新技术的发展，扩展各种新功能，同时能适应计算机技术和信息技术的快速发展和更新换代。
　　 运动控制器是开放式数控系统的核心，通过运动控制器在四轴联动数控铣床上的应用，使机床能够实现曲面加工，并且使该机床具有高速、高精度、高稳定性、实时控制以及四轴联动等性能，符合开放式数控系统要求的，具有较好的兼容性。
　　 本课题主要进行了基于PCI总线以DSP和FPGA为核心处理器的运动控制器的硬件电路设计研究，主要工作内容包括：
　　 1)对开放式数控系统的发展和国内外研究现状进行分析。
　　 2)从系统整体的角度出发，提出了总体设计方案，并分析了DSP和FPGA作为运动控制器核心处理器优点和作用以及其他辅助芯片的作用进行说明。
　　 3)进行了上位机与运动控制器之间的数据传输硬件电路设计。包括PC机与PCI9052、PCI9052与双口RAM和DSP TMS320LF2407A之间的硬件电路设计以及PCI9052的硬件配置电路。
　　 4)进行DSP外围硬件电路设计，并主要对DSP最小系统、JTAG接口电路以及CAN接口电路进行了硬件电路设计与分析。
　　 5)对运动控制器的软件总体流程进行了设计、对PCI9052、CAN接口电路的初始化进行了详细的介绍。
　　 最后，对本课题研究内容进行了总结，并对运动控制器的发展作了展望。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章绪论

1.1本课题背景及研究意义

1.1.1课题的背景

1.1.2课题的研究意义

1.2课题的国内外研究现状

1.2.1开放式数控系统国外研究现状

1.2.2开放式数控国内研究现状综述

1.3本课题的研究目标、研究内容和拟解决的关键性问题

1.3.1研究内容

1.3.2主要解决的关键问题

1.4本章小结

第2章运动控制器的总体设计

2.1运动控制器的设计原则

2.2伺服系统方式选择

2.3数控系统的基本组成

2.4运动控制器总体设计

2.5本章小结

第3章PCI总线和DSP通信设计

3.1 DSP芯片选择

3.2 FPGA芯片选择

3.3 PCI总线

3.3.1 PCI总线

3.3.2 PCI总线的特点

3.4 PCI总线与PCI9052的接口电路

3.4.1 PCI接口方案实现选择

3.4.2芯片模式选择

3.4.3 PCI9052接口芯片

3.4.4 PCI9052工作方式选择

3.4.5 PCI总线接口设计

3.5 PCI9052与DSP芯片接口设计

3.5.1通信方式的确定

3.5.2双端口RAM

3.5.3双口RAM CY7C026数据存取方式选择

3.5.4 PCI9052与F2407A接口电路

3.6 PCI9052配置电路设计

3.7本章小结

第4章DSP外围电路设计

4.1 DSP最小系统设计

4.1.1电源电路设计

4.1.2时钟电路设计

4.1.3复位电路设计

4.2.JTAG接口电路设计

4.3 CAN接口电路设计

4.3.1 CAN总线

4.3.2 TMS320LF2407A CAN模块

4.3.3 CAN模块接口电路设计

4.4本章小结

第5章运动控制器软件设计

5.1 PCI9052初始化

5.1.1配置空间

5.1.2 PCI9052配置

5.1.3 PCI寄存器配置

5.1.4局部总线寄存器配置

5.2 DSP系统程序设计

5.2.1 DSP集成开发环境

5.2.2 DSP系统总体流程设计

5.2.3系统初始化程序设计

5.3 CAN接口初始化

5.4系统软件的抗干扰设计

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢

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