基于双核omapl138和fpga的嵌入式数控系统研究与开发

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1、分类号：UDC：学校代号：11845密级：学号：2111101035广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)基于双核OMAPLl38和FPGA的嵌入式数控系统研究与开发左旭辉指导教师姓名、职称：直焦强二副熬援学科(专业)领域名称：扭越工程学生所属学院：扭电工猩堂院论文答辩日期：2Q!垒生鱼旦垒旦ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience(MasterofEngineeringScience)Resea

2、rchandDevelopmentonEmbeddedNumericalControlSystemBasedonDual—-coreOMAPL138andFPGAMasterCandidate：ZuoXuhuiSupervisor：Prof．WeiqiangGaoJune2014FacultyofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要数控技术作为先进制造业的关键核心技术，正朝着高精度、高速

3、度、高可靠性、模块化、柔性化、开放性的方向发展。嵌入式技术的运用提高了数控系统的数据处理能力和模块控制能力，但是目前的嵌入式数控系统也不是没有缺陷，例如处理器的性能不足以支持复杂算法的执行，芯片之间的物理通信方案有丢失数据的隐患，平台可重构性不足以实现设备之间的互换，通信接口的传输速率有限，人机交互不够智能化等等。这不光是硬件处理器的原因，与所设计的数控系统结构、通信方案、控制算法等也有很大的关系。本课题的目的就是利用双核处理器OMAPLl38作为数控系统的核心处理器，设计出满足针对数控系统需求的最适合的解决方案。论文在深入分析现有数控系统处

4、理器、嵌入式结构及所能实现的功能的基础上，结合现在电子产品快速发展并成熟的多核技术，设计了基于多核OMAPLl38的嵌入式数控系统平台。本文中设计了基于多核的数控系统的整体结构，包括硬件平台的核心板和基础板的主要模块及电路设计，软件平台的操作系统结构并重点给出插补余量平滑分摊算法的应用软件开发。同时，利用FPGA开发的可重构性进行数控系统中脉冲生成器及I／O量控制的开发，实现对五轴及以上的伺服驱动器的控制；设计了基于FPGA的异步FIFO资源的EMIFA总线接口，实现核心板与基础板之间的高速总线通信。从完成的测试板的性能测试结果来看，各项指标

5、能够满足现有高性能数控系统的性能要求，并且兼具有开放性、模块化和网路控制功能，通过不断的调试修改，该系统平台已经成功应用于皮革裁剪机上。关键词多核；FPGA；嵌入式数控系统；软硬件结构：EMIFA广东工业大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTNumericalcontroltechnologyasthekeycoreofadvancedmanufacturingtechnology,whichismovingtowardhighprecision，highspeed，highreliability,modularity,flex

6、ibilityandopennessinthedirectionofdevelopment．TheuseofembeddedtechnologytoimprovethedataprocessingcapabilitiesofCNCsystemsandmodulescontrol，buttheembeddedCNCsystemisnotwithoutitsdefects，suchastheperformanceoftheprocessorisnotenoughtosupporttheimplementationofcomplexalgorith

7、m，RS232communicationschemebetweenchipshavethehiddendangeroflossofdata，thereconfigurableofplatformisnotsufficienttoachievetheinterchangebetweendevices，thetransmissionrateofcommunicationinterfacesislimited，theintelligentofhuman—computerinteractionisnotenough，andSOon．Itisnoton

8、lythereasonofhardwareprocessors，butalsohaveagreatrelationshipwiththedesignoftheCNC