毕业论文－基于arm和fpga的数控系统的硬件设计

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1、学位论文毕业论文基于ARM和FPGA的数控系统的硬件设计目录第一章绪论51.1引言51.2研究背景及国内外发展现状61.2.1研究背景61.2.2国外发展状况71.2.3国内研究现状71.3本论文课题来源和研究内容81.3.1课题来源81.3.2研究内容81.4论文结构安排8第二章体系结构设计102.1数控系统体系结构102.2技术要求102.2.1主要性能指标102.2.2系统输入输出接口要求1269学位论文2.2.3精度指标132.2.4其他要求142.3总体结构分析142.4软硬件功能划分162.4.1软硬件功能划分的原则162.4.2软硬件功能划分

2、的具体实现182.5硬件系统划分192.6板级功能划分212.6.1CPU子系统212.6.2FPGA子系统212.6.3DA转换子系统222.6.4信号隔离与转换子系统222.6.4电源子系统232.7芯片级功能划分232.7.1总线接口模块232.7.2复位控制模块232.7.3中断控制模块242.7.4定时器模块242.7.5键盘扫描模块242.7.6编码器计数器模块242.7.7驱动器控制模块242.7.8IO控制模块25第三章板级硬件设计263.1板级设计的原则263.1.1模块化设计263.1.2尽量基于成熟的设计263.1.3可重构原则263

3、.1.4兼容性原则273.2性能分析与初步设计2769学位论文3.2.1CPU计算能力273.2.2实时性283.2.3存储能力293.2.4FPGA的选择和IO扩展能力293.2.5实现方案303.3CPU子系统303.3.1ARM子系统303.3.2存储器子系统323.3.3通信接口323.4LCD接口323.5FPGA子系统333.5.1配置电路和下载接口333.5.2并行接口343.6DA转换子系统343.6.1隔离343.6.2转换343.6.3放大353.7信号隔离与转换子系统353.8电源子系统37第四章芯片级硬件设计384.1FPGA介绍3

4、84.2FPGA的开发384.2.1HDL语言384.2.2开发流程与EDA软件394.3ACEX系列FPGA404.4功能实现414.4.1总线接口模块414.4.2复位控制模块424.4.3中断控制模块4269学位论文4.4.4定时器模块444.4.5键盘扫描模块464.4.6计数器模块474.4.7驱动器控制模块484.4.8IO控制模块494.5HDL编写注意事项494.5.1HDL的可综合性494.5.2硬件思想504.5.3良好的编码风格504.6设计要点514.6.1同步设计和异步设计514.6.2与异步器件的接口问题514.6.3面积与速度

5、52第五章软件接口设计535.1uC/OS-II实时操作系统535.2引导结构545.3硬件检测系统545.4数控系统程序接口555.4.1FPGA接口555.4.2电机运动控制57第六章硬件系统调试586.1CPU子系统586.2.1ARM的基本调试接口JTAG586.2.2程序的下载与NORFLASH的烧写596.2.3ARM系统的调试步骤606.2LCD接口606.3FPGA子系统616.3.1基本电路616.3.2驱动器控制模块6169学位论文6.4DA转换子系统61第七章软硬件联调和机床加工试验627.1IO控制试验627.2DA输出试验627.

6、3编码器读取试验627.4电机控制试验627.4.1位置精度试验627.4.2转速平稳性试验637.4.3最大速度试验637.5加工轨迹图画图试验637.6实际工件加工试验637.7系统长时间连续运行试验64结束语65参考文献66攻读硕士期间论文发表情况67攻读硕士期间科研与获奖情况67致谢6869学位论文第一章绪论1.1引言近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。20

7、01年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。据专家分析预测：1、数控机床推广应用逐步由经

8、济型为主向普及型为主转变。据预测分析，到2005年我国机床数控化率