本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的數(shù)控硬件插補系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西安工業(yè)大學(xué)》 2013年

基于FPGA的數(shù)控硬件插補系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

楊敬威  

【摘要】：數(shù)控硬件插補系統(tǒng)采用“單片機+FPGA"的結(jié)構(gòu),降低了傳統(tǒng)硬件插補系統(tǒng)電路的復(fù)雜程度,同時也克服了采用軟件插補速度慢、實時性差、可靠性低的缺點。還可以利用FPGA具有可反復(fù)編程的特性來實現(xiàn)系統(tǒng)的重構(gòu),便于開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展要求。采用單片機作為硬件插補系統(tǒng)的控制核心芯片,主要用來控制數(shù)控系統(tǒng)的啟動、停止、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)裙δ?其內(nèi)部程序采用C語言來編寫的,從而增加了程序的可讀性和可移植性。將FPGA作為硬件插補系統(tǒng)的核心插補芯片,主要用來完成整個數(shù)控系統(tǒng)的插補運算工作。采用模塊化的設(shè)計思想,設(shè)計了ISA總線模塊、雙端口RAM模塊、單片機模塊、FPGA插補模塊、電源電壓轉(zhuǎn)換模塊以及FPGA芯片的配置模塊等。在Quartus Ⅱ9.0環(huán)境里,采用DDA插補算法的原理,運用VHDL語言編寫了直線插補程序、圓弧插補程序、直線與圓弧的復(fù)合插補程序以及圓弧與圓弧的復(fù)合插補程序,然后將這些插補程序經(jīng)編譯和仿真后生成插補模塊,并將這些插補模塊連接成原理圖。采用累加分頻的方法在FPGA中實現(xiàn)了插補的加減速控制以及進給速度的控制；采用雙端口RAM,從而實現(xiàn)了上位機與運動控制卡之間的數(shù)據(jù)通信；通過WinIO組件的引入,解決了在C++Builder中上位機軟件與運動控制卡的通信軟件編程的問題。 通過系統(tǒng)的仿真與調(diào)試,數(shù)控硬件插補系統(tǒng)不僅可以完成普通的直線插補和圓弧插補的功能,還可以完成直線與圓弧的復(fù)合插補和圓弧與圓弧的復(fù)合插補的功能,并且還具有加減速的功能。由于FPGA具有可反復(fù)編程的特性,可使得該數(shù)控硬件插補電路也能像軟件那樣方便靈活、易于修改,可隨時通過改變器件的編程來實現(xiàn)系統(tǒng)的重構(gòu),或根據(jù)需要進一步完善、修改其插補功能,從而極大地方便了系統(tǒng)的維護和升級。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG659
【目錄】：

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