基于光纤传输的高速数据采集与伺服接口系统设计

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1、分类号学号M201170556学校代码10487密级硕士学位论文基于光纤传输的高速数据采集与伺服接口系统设计学位申请人：霍立刚学科专业：机械电子工程指导教师：周云飞教授答辩日期：2014年01月13日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignofHigh-speedDataAcquisitionandServoInterfaceSystembasedonOpticalFiberTransmissionCandidate：Hu

2、oLigangMajor：MechatronicsEngineeringSupervisor：Prof.ZhouYunfeiHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者

3、签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要光刻机双工件台运动控制系统，控制任务相当复杂，要求极高的速度和精度，且设备体积庞大，各传感器执

4、行器空间距离较远，线缆众多现场电磁干扰严重。为满足控制系统要求，本文利用DSP的高速浮点运算能力、FPGA强大的并行处理能力及光纤通信传输距离远、抗干扰能力强的特点，提出了一种基于FPGA+DSP+高速光纤传输的数据采集与伺服接口系统解决方案。整个系统分为核心运算控制单元和远程传感伺服控制单元这两个部分。根据系统整体方案进行了系统硬件电路设计，包括FPGA系统电路、DSP系统电路、光纤串行通信电路、EnDat电路、模数/数模转换电路、隔离数字IO电路，并设计了系统供电电源方案。利用Top_Down设计方法，将FPGA软件驱动程序划分为光纤通信内核、数/模转换DA控制器、模

5、/数转换AD控制器、EnDat协议内核、增量式位置值获取控制器等各子模块，然后分别对各子模块进行了详细的逻辑驱动开发。高速光纤传输采用集成激光收发器完成光电转换，采用集成SerDes物理芯片完成收发数据的串并转换和时钟数据恢复，搭建了典型伺服周期为200us的基于光纤传输的高速数据采集与伺服接口系统平台，其中光纤传输数据速率为1.25Gbps。测试结果表明，系统平台工作正常、散热良好，可以长时间稳定运行。目前已经在十一五国家重大专项项目中成功运用，实践证明整个系统具有可靠性高、抗电磁干扰能力强、配置灵活性强等优点，较好地符合了设计要求。关键词：高速光纤通信EnDatFPG

6、A+DSP伺服接口I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractMotioncontrolsystemforlithographydoubleplatformfeaturescomplexityofthetaskandrequirementofhighspeedandprecision.Duetolargesizeoftheequipment,sensorsandactuatorsarefarfromeachother,soEMIisserious.Tomeettherequirementsofcontrolsystem,asolutionisproposedbyus

7、ingFPGA’sstrongparallelprocessingability,DSP’sfloatingpointcomputingpowerandlongtransmittingdistance,anti-interferenceabilityoftheopticalfibercommunication.ThesolutioncontainsFPGA,DSPandhigh-speedopticalfibertransmission.Thewholeprojectcomposestwocontrolparts:oneisc