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时间:2020-03-24
《基于USB3.0与FPGA的多轴运动控制器开发.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7期组合机床与自动化加工技术No.72015年7月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJu1.2015文章编号:1001—2265(2015)07—0064-05DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2015.07.018基于USB3.0与FPGA的多轴运动控制器开发冰顾定富,罗福源(南京航空航天大学机电学院,南京210016)摘要:USB3.0技术的出现使得USB串行接口不仅具有即插即用、支持热插拔等特点,而且提高了数据传输的速率,在此背景下,这里提出了基于US
2、B3.0通信接口的运动控制器设计。文中对运动控制器的总体结构进行了设计并对主要芯片进行选型,利用USB3.0接口高达5Gbps以及全双工工作模式的特点,自定义了数据差错控制与数据双向传输的新通信协议。控制器采用FPGA作为主控芯片,采用SOPC的设计方法,运用VerilogHDL语言设计出运动控制器的精插补、编码器信号细分辨向等模块。最后的仿真验证了该运动控制器有效性与可行性,为USB3.0产品的开发提供了参考。关键词:USB3.0;精插补器;运动控制器;FPGA中图分类号:TH165:TG659文献标识码:ADevelopmentofMult
3、i-axisMotionControllerBasedonUSB3.0andFPGAGUDing—fu,LUOFu—yuan(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nan—jing210016,China)Abstract:TheemergenceofUSB3.0technologymakestheUSBserialinterfacenotonlyhasthecharacter—isticssuchasp
4、lugandplay,hotswapandSOon,butalsoimprovestherateofdatatransmission.Inthissit—uation,thedesignofmotioncontrollerbasedonUSB3.0communicationinterfaceisputforward.Theoverallstructureofthemotioncontrollerisdesignedandthemainchipisselectedinthispaper,newcommunicationprotocolofdata
5、errorcontrolandbidirectionaldatatransmissionisdesignedusingUSB3.0interfacefeaturesof5Gbpsrateandfullduplexmode.ThecontrollerusesFPGAasthemaincontrolchip,adoptthedesignmethodofSOPC,usingVerilogHDLlanguagetodesignthemoduleoffineinterpolation,motioncontrollerencodersignalsubdiv
6、ision.Finally,thesimulationvalidatestheeffectivenessandfeasibilityofthemotioncontroller,whichprovidesareferenceforthedevelopmentofUSB3.0products.Keywords:USB3.0;fineinterpolator;motioncontroller;FPGA的USB3.0技术很好的解决了之前通信总线使用便利0引言性与传输速度的矛盾,USB3.0继承了USB2.0的特运动控制器是现代数控系统的核心。运动控制器
7、性,比如即插即用,功耗低,连接简便,价格便宜等优经历了一个漫长的发展。早先,运动控制器基于模拟点,此外由于USB3.0采用了新的传输技术,不仅使器件实现,随着电力电子技术的发展,目前,基于PC得传输速度是USB2.0的10倍,达到5Gbps(640MB/的开放式运动控制器已经成为数控技术发展的主要方S),而且采用了双通道的输模式,可以实现全双工传向¨j。早期,PC与运动控制器之间的连接主要通过输,使得它非常适合用于Pc与控制器之间的数据传PC机的串口、并口或者ISA/PCI总线等通信接口。但输。另一方面,随着计算机技术与半导体制造工艺的是,串口
8、、并口虽然连接简单、方便,开发成本低,但是发展,FPGA芯片的性能突飞猛进,单片FPGA已经能其传输速度慢,不能满足运动控制器的高实时性要求;够独立承
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