基于vpx总线的工件台运动控制系统研究与开发

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2、廖晨指导教师朱搔教授＇任？．＾二：－—？，；－；：．．记、＇．＇，頸－１￣￣￣？￣、．；分类号密级注1UDC学位论文基于VPX总线的工件台运动控制系统研究与开发廖晨翔指导教师朱煜教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称机械工程提交论文日期2016.4.5论文答辩日期2016.5.12学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC

3、》的类号。ResearchandDevelopmentofMotionControlSystemofStageBasedonVPXBusAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:ChenxiangLiaoSupervisor:YuZhuSchool:SchoolofMechatronicsEngineering独创性声明本人声明

4、所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：輔日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

5、论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可（＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）＼：作者签名：殘杳—娜—导师签名日期：年月日摘要摘要工件台系统是光刻机的关键子系统之一，工件台运动控制系统对实现光刻机性能指标具有至关重要的作用，因此研发工件台运动控制系统具有极其重要的工程应用价值。论文根据工件台控制系统必须具备的并行性、同步性和实时性等技术需求，建立了基于VPX总线的

6、工件台运动控制系统硬件体系，并针对基于C6678共享内存的数据并行交互机制和系统精密同步测控策略开展了研究。为解决系统中存在的多处理器之间数据传输实时性、处理器运算性能、光纤接口数量以及系统计算架构等问题，通过对VPX总线中多总线协议的研究，采用基于RapidIO总线的全网状星型拓扑结构，并结合集成有多核DSPTMS320C6678的运动控制卡MC_4DSP_VPX和光纤接口卡FC_FPGA_VPX等硬件，设计了一种基于RapidIO多处理器互连架构的新型工件台运动控制系统硬件体系结构。工件台的多

7、子系统决定了系统数据并行处理的特征，因此从并行性和实时性出发，根据系统硬件体系结构，设计了控制系统的数据流，并以此建立了并行处理模型。根据并行模型的交互数据内容，规划了共享内存和核本地内存的存储空间，结合C6678的数据Cache与共享内存的数据一致性原则，实现了多核实时并行访问共享内存。为了提高工件台控制系统性能，除了增强系统数据交互并行性，系统的同步性和实时性也至关重要。系统的同步主要分为多DSP同步和多核同步，为了实现实时同步中断多个DSP，提出了两种同步测控方案，通过实验数据分析，基于Di

8、rectI/O+GPIO硬中断的同步测控方案比基于DirectI/O+Doorbell软中断的同步测控方案具有更好的同步性和实时性。为了实现C6678的多核同步，分别具体介绍了基于广播事件的多核同步技术和基于核间中断的多核同步技术两种方法，比较分析可知，基于广播事件的多核同步更能满足强实时系统设计要求。在上述研究分析的基础上，以双扫描硅片台、掩模台为控制对象，对多核DSP软件进行了整体框架设计。在现有的最小测试系统平台上，通过实验对比，验证了同步测控方案的可行性、软件设计的正确性以