基于PCI总线的电火花线切割机运动控制卡设计

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1、《电加工与模具》!##$年第/期设计·研究基于!"#总线的电火花线切割机运动控制卡设计李新建，薛重德，张志林（南京航空航天大学，江苏南京!"##"$）摘要：针对数控机床控制技术发展中的新要求，提出并设计了一种新型的控制方案，即运用%&’总线实现%&机与单片机的高速通讯，以提高控制效率和实时性，并应用&%()解决了双口*+,的仲裁控制逻辑问题。关键词：%&’总线；线切割加工；运动控制卡；设计中图分类号：-./#!01/$%&’()*+,-./(.*".*/0.11&02.034%--567(*&8..195’&:+

2、*!"#9;’(23245264，3789:;4<=8，9:64<9:2>24（?64524<@42A8BC2DE;F+8B;467D2GCH+CDB;467D2GC，?64524;KJ84D;F?&’CG;4DB;>CECD8J，648LG;4MDB;>KB;58GD:6CN8846=A64G8=64==8C2<48=，%&’N7C2C7C8=D;B86>2O8D:8:2<:MCK88=G;JJ

3、742G6D2;4L2D:,&@242D，D:842JKB;A8D:8G;4DB;>8FF2G284GE64=B86>MD2J8G:6B6GD8B0+4=&%()2C7C8=D;C;>A8D:8KB;N>8J;F=76>MK;BD*+,’C6BN2DB6D2;464=G;4DB;>>;<2G0=&>?.0:’：%&’N7C；PQ),；J;D2;4G;4DB;>>8B；=8C2<4数控系统的发展状况直接制约着机床性能的提"系统的总体设计高，设计一套具有开放性、操作方便、低成本、高可靠%&机和单片机之间的通讯，目前比

4、较常用的方性、软硬件资源丰富的控制系统已成为业内许多人法是通过*UR!1!串行通讯，这种方式速度较慢，士的追求。在数控系统的发展中，以%&平台为基而且无法实现实时控制，故我们考虑应用%&机的础的数控系统已越来越得到人们的重视。%&机（包［"］%&’接口来实施传输任务。%&’总线是一种高性括工业%&）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高能的1!／$V位地址数据复用总线，它是一种独立处很快，且可靠性高。因此，以其作为数控系统的软硬理器的同步总线，可支持猝发传送，总线时钟频率为件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格

5、#!11,WO。为了支持即插即用功能，%&’总线规比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源。范定义了!/$字节的配置空间，在11,WO的工作此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技频率下达到了"1!,X／C的传输速度。%&’总线与术进步，当%&机升级换代时，数控系统也可相应升其他主流总线相比，速度更快，实时性更好，可控性级换代，从而长期保持技术上的优势。更佳，适用于高速实时的’／Y控制卡。但由于%&’本文在电火花线切割机的电机控制技术方面进总线协议比较复杂，因此其接口电路实现起来并不行了一些新的探索：利用%

6、&机与单片机的高速数容易，而采用通用%&’接口芯片就能很好地解决这据传输，从而实现对电机运行及加工过程的精确监一问题。总体设计方案如图"所示。控，提高控制效率，保障系统可靠性。本文主要介绍图"所示运动控制卡的硬件设计，以保证%&机的%&’接口与单片机的高速数据收谢日期：!##$R#/R"S通讯既可通过%&’向单片机发送指令，也可取回单第一作者简介：李新建，男，"TS"年生，硕士研究生。片机的反馈数据，以便实现加工过程的全面监控并—!!—设计·研究《电加工与模具》"BB1年第2期及时调整运行参数，达到精确控制的目的

7、。读出值不是期望值的混乱状态，这种情况是要绝对避免的。虽然&678!0"硬件本身带有@5.+控制信号来协调两端的访问，但@5.+信号线要求与两侧%$5的,-’6+线相连，而%/012并不具有,-’6+信号线，因此，需要引入仲裁逻辑控制模块。常用的双口,’(解决地址竞争的途径有：令牌传递法、基于邮箱机制的&A7中断法以及插入等待周期的@5.+法等，本系统采用第"种方法。基于邮箱机制的&A7中断法［"］的基本思想就是给每个端口分配一个地址作为邮箱，如本系统可以令%/012使用BB/，单片机使用4BBB/，这两个图!系

8、统总体设计方案地址不再作为普通,’(使用，而是装载作为分配"主要芯片的选择两端口,’(使用权的依据数据的一个存储单元。具体约定为：当左端口%/012写地址单元BB/时，!#"桥接芯片的选择目前常见的$%&桥芯片主要有’(%%，$)*，通过逻辑器件可是实现右中断(%5C&A7（单片机中断）为低，向单片机发出中断请求，单片机读地址%+$,-..及%/01*等系列，根据比较以及