基于pci总线运动控制卡的研究

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1、ClassifiedIndex：TM301.2U.D.C.：681.14DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFMOTIONCONTROLCARDBASEONPCIBUSCandidate:LiuLunjunSupervisor:Prof.ZhangFeiHuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringMechanicalManufacturingandSpecialty:AutomationSchoolofMechanicalan

2、dElectricalAffiliation:EngineeringDateofDefence:July,2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着运动控制技术的不断进步，运动控制器作为一个独立的工业自动化控制类产品，已被广泛应用于越来越多的产业领域，并形成引人瞩目的市场规模，以DSP为核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流，它可方便地以插卡形式嵌入PC机，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

3、相结合，具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制方便、通用性好的特点。插补是运动控制中最基本，最常用的功能，但是，目前运动控制卡都是由软件来实现插补功能，耗费处理器资源较多，实时性不高，并且在某此应用中插补会有特殊的要求，例如在用电火花进行砂轮修整时需要响应快、实时性强的插补回退。本文通过对国内外几种典型运动控制卡的结构和功能进行全面分析，研究、开发出一款以DSP为主控单元，基于PCI总线，可以实现自动、实时正反向硬件插补的运动控制卡，提出了运动控制卡的硬件总体设计方案，采用32位定点DSPTMS320F2812作为控制核心，专用接口芯片P

4、CI9052实现PCI总线接口，采用VHDL语言编写正向反向的直线、圆弧硬件插补程序。同时，对控制卡的各功能模块如DSP供电系统、时钟电路、DSP与PCI机之间的接口电路等实现方法进行了详细研究。充分发挥了PC机和用户交互的方便性，开发了容易使用的插补轨迹输入程序，制定了统一的数据格式，方便了用户界面程序的改进和研究。研究了运动控制卡的驱动程序开发方法，采用Windriver对板卡进行了功能的调试。采用模块化程序设计方法，完成了DSP主控程序设计，包括DSP初始化模块、与PC机的通信模块以及运动控制卡各功能的测试模块。关键词运动控制；DSP

5、；VHDL；硬件插补-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeprogressofmotioncontroltechnology,ithasbeenwidelyusedinmanyindustrialautomationproductsinrecentyears,andformsaremarkablemarket.Now,motioncontrolcardswithDSPasthecorearebecomingthemaintrendofmotioncontrol.Theycaneasilybeplugged-inP

6、CtocombinetheinformationprocessingcapabilitiesofPCwiththemotioncontrolcapabilitiesofmotioncontrolcards,whichhavetheadvantagesofpowerfulinformationprocessingcapability,strongmotioncontrolabilityandgoodopenness.Interpolationisthemostbasicandalwaysusedfunction,but,allofmotion

7、controlcardhavetheinterpolationfunctionbysoftware,whichexpendmuchresourceofprocessor.And,therearesomeunusualdemandsinsomeapplication.Suchaselectricsparkdressing,inverseinterpolationwithquickresponseandgoodreal-timeisneeded.Byanalyzingthestructureandfunctionsofseveraltypica

8、lmotioncontrolcards,amotioncontrolcardusingDSPandPCIinterfaceisdeveloped.Thehardwareframe