基于FPGA的数控硬件插补系统的研究与实现

发布时间：2016-12-10 12:28

  本文关键词：基于FPGA的数控硬件插补系统的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

《西安工业大学》 2013年

基于FPGA的数控硬件插补系统的研究与实现

杨敬威  

【摘要】：数控硬件插补系统采用“单片机+FPGA"的结构,降低了传统硬件插补系统电路的复杂程度,同时也克服了采用软件插补速度慢、实时性差、可靠性低的缺点。还可以利用FPGA具有可反复编程的特性来实现系统的重构,便于开放式数控系统的发展要求。采用单片机作为硬件插补系统的控制核心芯片,主要用来控制数控系统的启动、停止、数据的传输等功能,其内部程序采用C语言来编写的,从而增加了程序的可读性和可移植性。将FPGA作为硬件插补系统的核心插补芯片,主要用来完成整个数控系统的插补运算工作。采用模块化的设计思想,设计了ISA总线模块、双端口RAM模块、单片机模块、FPGA插补模块、电源电压转换模块以及FPGA芯片的配置模块等。在Quartus Ⅱ9.0环境里,采用DDA插补算法的原理,运用VHDL语言编写了直线插补程序、圆弧插补程序、直线与圆弧的复合插补程序以及圆弧与圆弧的复合插补程序,然后将这些插补程序经编译和仿真后生成插补模块,并将这些插补模块连接成原理图。采用累加分频的方法在FPGA中实现了插补的加减速控制以及进给速度的控制；采用双端口RAM,从而实现了上位机与运动控制卡之间的数据通信；通过WinIO组件的引入,解决了在C++Builder中上位机软件与运动控制卡的通信软件编程的问题。 通过系统的仿真与调试,数控硬件插补系统不仅可以完成普通的直线插补和圆弧插补的功能,还可以完成直线与圆弧的复合插补和圆弧与圆弧的复合插补的功能,并且还具有加减速的功能。由于FPGA具有可反复编程的特性,可使得该数控硬件插补电路也能像软件那样方便灵活、易于修改,可随时通过改变器件的编程来实现系统的重构,或根据需要进一步完善、修改其插补功能,从而极大地方便了系统的维护和升级。

【关键词】：
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG659
【目录】：

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