基于FPGA的开放式数控系统硬件配置设计.pdf

《基于FPGA的开放式数控系统硬件配置设计.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、·电气与自动化·黄昕龙，等·基于FPGA的开放式数控系统硬件配置设计基于FPGA的开放式数控系统硬件配置设计黄昕龙，倪霞林(福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108)摘要：根据开放式数控系统的配置要求，在PC+可编程I／O卡的体系结构的基础上，总结分析硬件可配置的可实现背景，采用模块化的思想提出并建立了基于FPGA平台的硬件可配置模型。利用硬件编程语言完成重要模块的设计，分析了仿真结果验证设计的可行性与有效性。在自行研制的开放式数控系统上完成了四轴配置的验证，达到了开放式数控系统硬件可配置的要求。关键词：开放式数控系统；FPGA；硬件可配置中图分类号：TH12；TP273文献标志码：

2、B文章编号：1671．5276(2014)02—0189—03DesignofHardware-reconfigurabilityBasedonFPGAforOpenCNCSystemHUANGXin—long，NIXia—lin(SchoolofMachineEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：AccordingtothereconfigurablerequirementofopenCNCsystem．thispapersumsupandanalyzesthefeasibilityofth

3、ehardware—reconfigurabilitybasedonthearchitectureofPC+programmableI／Ob0ard．Meanwhile．themodulardesignbasedonFPGAisusedtoestabishitsmodule．Accordingtohardwaredescriptionlanguage，themainmodulesaredesigned．TheopenCNCsystemisverifiedthroughthesimulationsoftwareanditsapplication．Thissystemmeetstherequire

4、mentofthehardwarereconfigu·rability．Keywords：openCNCsystem；FPGA；hardware-reconfigurability0引言1硬件配置总体结构开放式数控系统最重要的特点之一是它能够适应不1．1硬件可配置实现模型的提出同的生产条件与生产情况，从而完成自身的重构与配置。系统配置可分为软件配置与硬件配置。软件配置主要是基于PC+可编程I／O卡的体系结构，由PC进行粗插研究基于运动控制卡的配置，如美国DeltaTau公司的补运算，并将获得的周期数据交予可编程I／O卡，完成最PMAC多轴运动控制卡，集成刀补，插补算法，位置控制等终的精插补。针

5、对粗精插补模块传输问题，文献[4]提出实时控制，开发者只是通过完成软件层的独立配置程序的了基于离线粗插补的数据采样插补法，并采用双缓存机制编写来实现系统的重构；硬件配置则是充分利用可编程逻与动态插补等技术保证插补的连续性与可靠性，图1为该辑器件的硬件可重构性，构造数控系统的控制内核，利用异步插补法的结构图。在此基础上，如何实现开放式数控硬件编程语言实现数控系统的配置。目前，国外在配置结系统的重构，并配合PC软件层实现硬件的可配置性将作构上面的最新研究主要采用软硬件协同设计，基于多主体为本文研究的出发点。(Multi—Agent)结构的硬件平台，通过多片FPGA完成多功PCJ~q,!可编程I／0

6、卡能的实现，最后在软件层的调用下完成相应的配置⋯。非周期性多任务调度实时周期性任务调度该体系结构具备良好的协调性与灵活性，但所占资源较大。国内提出的软硬件协同重构主要通过软件层调用程序与硬件层配置文件的重复下载完成系统的配置。J，灵册活度不高。针对以上问题，提出基于PC+可编程l／O卡的体系结图1异步插补结构图构的系统可配置设计。其核心思想是依据任务的实时性划分软硬件功能，将硬件功能集成在单片FPGA上，并研制软硬件的协同配置。本文主要介绍基于一定软件配置1．2硬件可配置实现模型的建立功能的硬件配置方案及具体实现。作者简介：黄昕龙(1988-)，男，福建福州人，助教，硕士，研究方向为精密仪器控

7、制技术。MachineBuilding8Automation，Apt2014，43(2)：189~191·189··电气与自动化·黄昕龙，等·基于FPGA的开放式数控系统硬件配置设计1．2．1配置信息下载2硬件配置电路设计及验证硬件可配置通常分为静态配置和动态配置。前者是本文采用单片FPGA作为可编程I／O的主控芯片，所指数控系统在开机初始或者系统升级时，FPGA通过对选芯片型号为Cylclone