基于FPGA的数控系统位置控制模块实现技术.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92011年9月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueSep．2011文章编号：1001～2265(2011)11—0055—04基于FPGA的数控系统位置控制模块实现技术木左健民一，朱兴华，汪木兰轴，徐开芸。(1．常州大学机械工程学院，江苏常州213016；2．江苏技术师范学院，江苏常州213001；3．南京工程学院a．先进数控技术江苏省高校重点建设实验室；b．自动化学院，南京211167)摘要：根据机床计算机数控系统位置控制的功能需要，基于Altera公

2、司的CYCLONEII系列FPGA芯片，利用VerilogHDL硬件描述语言在QuartusII9．0开发环境下，对位置控制模块中软件实现的功能用纯硬件实现，生成位置控制模块，完成对其的软件硬化。位置控制模块包含细分技术模块、鉴相模块、计数器模块、比较器模块等6个子模块，经过仿真，验证了设计的正确性，计数器模块中的圈计数基数和光电脉冲编码器的分辨率可调．增强了模块的可移植性和可适用性。关键词：计算机数控系统；位置控制模块；现场可编程门阵列；软件硬化技术中图分类号：TH16；TG659文献标识码：BImplementationTechnologyofPos

3、itionControlModuleinNumericalControlSystemBasedonFPGAZUOJian．rain，。ZHUXing．hua。，WANGMu．1an，XUKai．yun，，(1．SchoolofMechanicalengineering，ChangzhouUniversity，ChangzhouJiangsu213016，China；2．Jiang—SUTeachersUniversityofTechnology，ChangzhouJiangsu213001，China)Abstract：Accordingtothefun

4、ctionalrequirementsintheCNCsystem，UsingVerilogHDLhardwaredescriptionlanguagetoimplementthefunctionofpositioncontrolmodulewithpurehardware，basedonFPGAchipofAlteracompanyCYCLONEIIseries．Positioncontrolmodulecontainssubdivisiontech—nologymodule，phasediscriminationmodule，countermodul

5、e，comparatormoduleetc．Designisprovedcorrectlythroughthesimulation，thelapcountermodulebasenumberofcountermoduleandtheresolu—tionofthephotoelectricpulsecoderareadjustable，thatenhancetheportabilityandapplicabilityofposi-tioncontrolmodule．Keywords：CNCsystem；positioncontrolmodule；FPGA

6、；hardwareaccomplishmenttechnologyofSOftWare件完成。由于硬件完成需要占用很多硬件资源，0引言且存在可靠性不高问题，故一般由软硬件协同完成。开放式计算机数控系统(CNC)一般由工业控制随着半导体技术的快速发展和生产工艺水平的不断计算机(Industrialcontrolcomputer，IPC)、位置控制模提高，FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可块和I／0接口板组成¨。其中位置控制模块的基本编程门阵列)芯片在性能和密度方面得到了提高，已任务是在保证系统稳定的前提条件下，尽量提高进

7、具有性能高、密度高、电压低、功耗低、可靠性高等特给速度和定位精度，它的性能直接影响和决定点，可满足纯硬件实现位置控制模块功能的需要。CNC系统的快速性、精确性和稳定性。本文介绍了使用软件硬化技术实现基于FPGA数控位置控制模块功能可以由软件完成，也可由硬系统位置控制模块的应用。收稿日期：2011一O5—26；修回日期：2011—10—21基金项目：江苏省自然科学研究基金项目(BK2008367)；江苏省“六大人才高峰”高层次人才资助项目(2008163)作者简介：左健民(1957一)，男，江苏金坛人，江苏技术师范学院教授，博士，主要研究方向为先进数控技术

8、、液压技术等，(E—mail)yjs2004@163．tom；通讯作者：朱兴华(