运动操控技能是推进新的技能革命和新的产业革命的关键技能，高速、高精度始终是运动操控技能寻求的方针。运动操控技能能够快速开展首要得益于核算机、高速数字处理器(DSP)、自动操控、网络技能的开展，不只使用于数控机床、工业机器人、轻工、纺织、化工、冶金等传统职业，还在国防、航空航天等多个范畴得到广泛使用。数控技能、机器人技能更是一个国家运动操控技能开展水平的重要标志。跟着国民经济开展，数控技能为了满意不同加工范畴的要求也有了的长足进步，但关于大型的，高精密、高速数控配备和数控体系仍需求进口，大大限制了我国配备制作业和加工才能的进步。
当时，依据PC和运动操控器的开放式数控体系得到了很大开展，运动操控器在体系中接纳PC操控指令，运算后转化成操控信号到伺服驱动部分，然后快速构建数控渠道。开发人员能够依据运动操控器供给的驱动程序，进行二次开发，满意用户的各种特别需求。现在，PC和运动操控器构成的开放式数控体系的研讨中心在于运动操控器的关键技能，由于数控机床的高速、高精和高可靠性等目标首要取决于运动操控器的功用。数字信号处理器(DSP)的开展，使运动操控进程的运算才能有了很大程度的进步，使用DSP开发的运动操控器功用越来越安稳，功用也日趋强壮。DSP强壮的运算才能使运动操控进程中杂乱的运动操控算法能够得到很好的支撑，使运动操控体系能有用进行运动规划、高速实时多轴插补、差错补偿和更杂乱的运动学、动力学核算，使得运动操控精度更高、速度更快、运动愈加平稳。因而，以DSP为操控中心结合FPGA模块的嵌入式运动操控器成为开展的干流。
运动操控器中运动操控算法作为关键技能，其杂乱程度、精确性、可靠性直接影响操控体系的操控功用。因而，对相关运动操控算法及其在运动操控器中的完成进行研讨，有利于到达操控进程的高速、高精度和高可靠性。
本课题研讨内容
本论文作业的首要研讨内容是规划研讨依据PCI总线并以DSP为中心的运动操控卡，对运动操控卡的硬件部分进行规划，并在此基础上对运动操控卡的软件进行规划，然后可认为后续开发研发老练产品供给杰出的软硬件渠道。首要的研讨内容如下：
1.运动操控卡全体方案规划。对运动操控卡的全体结构进行剖析，使用模块化规划的思维规划一些首要功用，并在此基础上规划本运动操控卡的全体规划方案，首要包含硬件部分的规划方案和软件部分的规划方案。
2.运动操控卡的硬件规划。依据运动操控卡的硬件规划方案，对DSP芯片和PCI接口芯片等首要芯片的功用和特色进行研讨，挑选合适本运动操控卡的芯片。在此基础上进行运动操控卡的硬件规划作业，包含DSP的电源电路模块、时钟电路模块、JTAG接口模块、外扩存储器模块、步进电机的驱动模块、上下位机通讯模块以及输入输出接口模块的规划作业，在进步体系的安稳性方面，需求进行硬件抗干扰规划。
3.体系软件规划。并选用模块化程序规划办法，对DSP主控程序进行规划，包含DSP初始化模块、DSP与PC机的实时通讯模块规划;在插补操控算法上，使用比逐点比较法精度更高的最小误差法，规划直线和圆弧的插补算法并给出插补流程图。
运动操控器规划要求
本文规划的运动操控器要求能使用于数控职业、机器人操控体系等范畴。要求高速处理数据的才能，具有高集成度、高可靠性。首要功用目标和技能要求如下：
(1)具有4路模拟信号输出，输出电压规模为-10V 到+10V，一起具有 4路脉冲信号输出，脉冲输出频率可达 4MHz，能操控交、直流步进电机和伺服电机。
(2)具有 4 路正交编码器信号输入接口，能收集 4 路增量式光电编码器反响信号，收集频率可达 2MHz，能完成对电机速度和方位的实时检测，满意速度闭环和操控闭环操控体系的需求，方位寄存器的长度到达 32 位。
(3)规划并行通讯接口能与 PC 机完成高速实时通讯，一起规划 RS232 通讯接口。
(4)选用开放式模块化规划，一起完成高集成度。
(5)具有丰厚的 I/O 接口，以完成对电机的操控和其他开关量信号的操控，比方限位信号、报警信号、原点检测等。
(6)具有高速的运算处理才能，体系反响快，体系时钟频率为 150MHz。
(7)具有 S 曲线、T 型曲线、电子齿轮等运动操控方法，一起能完成多轴插补功用，能完成较杂乱的算法。
(8)具有杰出的软件接口和功用丰厚的函数库，满意多方面使用的需求。在完成上述功用与目标的一起，在规划中咱们还应该遵从可靠性、模块化、全体性、低成本等准则以此增强产品的市场竞争力。
规划方案：
电源电路担任供给各模块的电源，对 DSP 进行了 SRAM 和 FLASH 扩展，时钟电路担任供给 DSP 和 FPGA 所需的时钟信号，双口 RAM用于担任 DSP 与 PCI总线的并行通讯，电平转化电路担任 RS232 与 DSP 之间的电平转化。I/O 阻隔担任各路 I/O 信号的光电阻隔，专用输入/输出是一些电机操控中所有必要有的 I/O 信号，通用输入/输出可用于其它 I/O 信号的操控，在 FPGA 模块中规划了 D/A 转化电路、脉冲输出电路和编码器输入模块。
脉冲输出接口模块首要任务是发送脉冲序列和方向指令给伺服驱动器，完成对电机的位移，速度，方向的操控。编码器电路则是完成电机状况的反响，包含方向、速度等。A/D、D/A 模块首要完成运动操控器跟伺服电机间模拟量与数字量之间的处理。I/O 接口则完成各种开关量信号的操控。本文没有规划 A/D 转化模块，由于 DSP 自带的 A/D 转化接口能够满意需求。在精度要求高的数控工业制作时能够用高精度 A/D 转化芯片(如 AD7663)来完成，经过 FPGA 规划的A/D 接口传递给 DSP。
软件全体规划
整个运动操控软件体系可分为两大块：PC 层的软件和 DSP 层的软件。人机交互界面首要是供给包含工艺流程、轨道规划、状况监控等功用，供给用户操作的界面环境。初始化程序后，对人机界面输入的数据进行处理，代码编译生成相应的操控指令。设备驱动程序接口层是与硬件相关的一层，担任对运动操控器的硬件设备进行办理和操控，一起进行数据通讯处理。DSP层的软件经过对 PC层传递下来的指令代码进行解析，然后施行详细的插补算法运算，并操控电机运动。一起将底层的状况信息反响给 PC 机。
