基于fpga机床数控系统主从控制器通信研究

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1、第12期组合机床与自动化加工技术NO．122014年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2014文章编号：1001—2265(2014)12-0109—04DOI：10．13462／j．enki．mmtamt．2014．12．029基于FPGA的机床数控系统主从控制器通信研究李剑伟，周晨钟，皮佑国(华南理工大学自主系统与网络控制教育部重点实验室，广州510640)摘要：针对机床数控系统主从式控制结构的串行通信需求，文章基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计了实现RS422串行通信协议的通信接口。由FPGA完成双通道异

2、步收发器(UART)，双缓冲先进先出(FIFO)存储器等通信接口功能，在此基础上完成主控制器和从控制器的串行通信软件设计。通信实验结果表明，文中提出的解决方案，实现了机床数控系统主从控制器间的串行通信。关键词：FPGA；串行通信；主从式控制；通信协议中图分类号：TH166；TG65文献标识码：AResearchofNCMachineToolsSystemMaster-slaveControllerConnnuulcationBasedonFPGALIJian．wei，ZHOUChen—zhong，PIYou．guo(KeyLaboratoryofAutonomousSystemsandNetw

3、orkControlMinistryofEducation，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640．China)Abstract：ConsideringoftheCO1TIIBUnicationneedsofNCmachinetoolssystemmaster．slavecontrolstruc．ture，thispaperbasedonfieldprogrammablelogicarray(FPGA)designtoimplementRS422serialcOInlTIU—nicationprotocolcommumicationin

4、terface．FPGAcompletetheextendedcommunicationinterfacefunctionofdual—channelasynchronoustransceiver(uART)，doublebufferingfirst—infirst-out(FIFO)memory，onthisbasiscompleteddesigntheserialcommunicationsoftwareofmaster—slavecontrollers．Communicationexperi．mentalresultsshowthattheproposedsolutionimplemen

5、ttheserialcommunicationbetweenNCmachinetoolssystemmaster—slavecontrollers．Keywords：H’GA；seria1communication；master—slavecontroller；communicationprotocol要求较高，如果只利用微控制器本身的串行通信功能，0引言将消耗较多的资源甚至降低系统的实时性。现场可编制造业现代化的重要基础是数控技术和数控装程门阵列FPGA基于门阵列方式提供可编程资源，用备，数控技术是当今先进制造技术和装备的核心技术。户可据需要灵活制定电路，该电路可以与CPU并行工数控机床是工

6、作母机，是装备制造业的基础，反映一个作而不消耗CPU资源。本文用FPGA实现数控机国家制造业的基础实力。数控机床的核心功能部件是床主从控制器的通信，在对数控机床主从控制器之间数控系统，数控系统由给进伺服驱动、运动控制器和人通信的硬件平台进行简要介绍的基础上，详细讨论了机接口组成。现今，给进伺服驱动、运动控制器和人机主从控制器间的通信方案设计，并通过通信实验验证接口的控制器多采用微控制器，并按照一定的结构将了设计方案的有效性。它们连接起来。主从式控制结构是数控系统的一个重1控制器硬件选型及其通信需求要的发展方向，在控制精度上使系统能满足较高的要求⋯。在主从式控制系统中，主控制器承担着协调整主控制

7、器选用ARM(三星的$3C2440)为控制器，个系统的工作，如加工程序译码、刀具补偿、主轴和现运动控制器选用DSP(TI的TMS320C6713)为控制器。场连锁、系统检测、保护、与上级计算机和与下级运动主控制器的通信功能由Actel公司的A3P060和控制器之间的通信、以及系统显示、操作等人机接口功MAX4930实现，从控制器的通信功能由Actel公司的能(以下将主控制器简称为人机接口)。运动控