基于VME总线运动控制卡及驱动程序的设计和实现

摘要

随着信息技术的发展，对集成电路的集成度要求越来越高，其硅片直径不断增大，图形的线宽也不断缩小，对其专用生产设备光刻机的运动控制要求也越来越高。目前光刻机普遍采用PC机嵌入运动控制卡的运动控制方式，将PC机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结合，满足光刻机对运动控制的需求。本文着力于运动控制卡及其驱动程序的设计和实现，为光刻机的运动控制系统提供良好的硬件和软件上的支持。
　　首先，本文在对光刻机及其运动控制技术了解的基础上，结合光刻机控制系统的性能指标，对运动控制卡的硬件做出整体的规划。本运动控制卡接入上位机的总线为VME总线，其接口芯片为VME总线专用的接口芯片VIC068A/VAC068A。主控芯片采用DSP TMS320F2812，接口芯片和主控芯片DSP之间通过双口RAM作为数据的缓冲通道，避免了运动控制卡和PC机通信产生瓶颈堵塞现象。运动控制卡通过D/A和开关量输入输出接入直线电机或音圈电机的驱动器，对其进行运动控制。
　　其次，本文结合运动控制卡的规划，详细讨论了运动控制卡的硬件电路的具体实现。包括 DSP外围基本电路的设计，如电源、电源监控和复位、仿真接口设计等；运动控制卡的输入和输出；VME总线接口电路的实现等。本运动控制卡的特点是结构紧凑，可靠性高。
　　最后，运动控制卡离不开驱动程序的支持，本运动控制卡的驱动程序在VxWorks下实现，VxWorks的硬实时性进一步保证了光刻机系统的性能。具体实现是首先根据系统的上位机硬件环境开发了板级支持包，为驱动程序的开发和测试提供了基础的环境。然后结合本运动控制卡的硬件特点，在VxWorks下开发了运动控制卡的驱动程序。本运动控制卡的驱动程序属于字符设备驱动程序模块，其驱动程序是通过VxWorks标准的I/O系统实现的。

目录

基于VME总线运动控制卡及驱动程序的设计和实现

The Design and Realization of Motion Control Board Based on VME Bus and Its Driver

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 运动控制器的发展概况和分类

1.3 研究目的和内容

第2章 运动控制卡的总体设计

2.1 光刻机及其执行机构简介

2.2 光刻机运动控制技术

2.3 运动控制卡的基本功能

2.4 运动控制卡的总体设计

2.5 本章小结

第3章 运动控制卡的硬件设计

3.1 DSP外围电路设计

3.2 DSP存储器扩展

3.3 传感器通信接口

3.4 运动控制卡的输入输出

3.5 VME总线接口

3.6 双口RAM缓冲模块设计

3.7 电平转换

3.8 运动控制卡的抗干扰设计

3.9 本章小结

第4章 板级支持包

4.1 板级支持包的概念

4.2 开发环境Tornado2.2

4.3 板级支持包的配置

4.4 板级支持包的加载

4.5 本章小结

第5章 运动控制卡的驱动程序

5.1 VxWorks下设备的驱动程序

5.2 运动控制卡驱动程序的驱动机理

5.3 运动控制卡驱动程序的实现

5.4 创建设备和安装驱动程序

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢