基于FPGA的数控系统接口设计与实现

《基于FPGA的数控系统接口设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201070495学校代码10487密级硕士学位论文基于FPGA的数控系统接口设计与实现学位申请人：田锋学科专业：机械工程指导教师：谢经明副教授陈幼平教授答辩日期：2012年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheDesignandImplementationofCNCSystemInterfaceBasedonFPGACandidate:TianFengMajor:MechanicalEngineeringSupervisor:Ass

2、ociateProf.XieJingmingProf.ChenYoupingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay19,2012华中科技大学硕士学位论文摘要在现代制造业中，数控系统有着极其重要的地位，而可重构数控系统，将会是未来数控系统的发展方向。本文将嵌入式技术应用于数控系统中，采用ARM+FPGA+DSP的结构，构筑运动控制核心板，利用FPGA的可重配置和充足的I/O资源，设计了各种通信接口，完成与ARM和DSP之间的通信，同时留出扩展接口，易于数控系统的重构和二次开发。首先，本文对国内外

3、数控技术的发展趋势和可重构数控系统进行了研究，了解了可重构数控系统的研究方法。其次，本文对以FPGA为核心的部分做了详细说明，划分了功能模块，明确了设计目标。由于FPGA内部有着充足的资源，有着独特的并行运算电路，同一个控制核心可以对多个对象进行独立控制，控制性能互不影响，不受干扰。同时，FPGA兼容多种通信协议，具有良好的适应性。再次，对基于FPGA的功能模块进行了详细的设计，包括：串行D/A的控制接口、基于FPGA的光电编码器反馈设计、键盘控制模块、基于FPGA的串口通信设计等。其中，D/A转换模块采用的芯片是DAC7734，根据DAC7734的控制时序，对D/A转换模块编写时序控制，完成

4、对电机控制信息的检测。基于FPGA的光电编码器反馈设计，详细的说明了编码器的鉴相与倍频。键盘控制模块采用的是扫描矩阵键盘的设计方法。在串口通信模块中，详细的介绍了数据的接收、发送与同步。最后，通过仿真与测试，验证了基于FPGA的各接口功能的可靠性，实现了既定功能。关键词：可重构、数控系统、FPGA、D/A转换、串口通信I华中科技大学硕士学位论文AbstractInmodernmanufacturingindustry,numericalcontrolsystemisextremelyimportant,reconfigurableCNCsystemwillbethedirectionofdev

5、elopmentofCNCsysteminthefuture.Inthispage,embeddedtechnologyisusedintheCNCsystem.ThestructureofthemotioncontrolcoreboardisdesignedasARM+FPGA+DSP.ThereareplentyofI/OsourcesinFPGA,itcanbeusedtocompletethecommunicationbetweentheARMandDSP.Atthesametime,extendedInterfacesareleftforfurtherdevelopment.Firs

6、tly,thethesisdescribesthedevelopmenttrendoftheCNCtechnology,anddidrelatedresearchonreconfigurableCNCsystem.Secondly,inthisthesis,detaildescriptionofFPGAsystemwasgivenout.TheFPGAsystemisdividedinseveralpartsfordifferentfunction,andcleardesigngoalsaresetup.Therearesufficientresourcesandspecificarithme

7、ticcircuitwithintheFPGA,asinglecontrolcorecancontrolmultipleobjectsindependentlywithoutinterference.Atthesametime,FPGAhasagoodadaptabilityforitiscompatiblewithavarietyofcommunicationprotocols.Thirdly,