基于FPGA的嵌入式数控系统功能模块设计.pdfVIP

2010年8月 机床与液压 Aug．2010 第 38卷 第 16期 MACHINET0OL ＆HYDRAULICS Vo1．38No．16 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．20t0．16．025 基于 FPGA的嵌入式数控系统功能模块设计 邵明，李光炀，杨惠灵 (福建工程学院电子信息与电气工程系，福建福州350014) 摘要：将高速、大容量的FPGA应用到基于ARM9的嵌入式数控系统中，实现系统和FPGA的连接和功能控制。基于 FPGA的寄存器结构，完成总线接口模块、硬件插补器、一级缓冲模块、定时器模块、手轮脉冲模块、多功能计数模块的 设计和部分模块的仿真测试。仿真结果表明所设计功能模块的有效性与适用性，说明将FPGA应用到嵌入式数控系统中大 大改善系统的实时性。 关键词：FPGA；嵌入式数控系统；功能控制 中图分类号：TG659 文献标识码：B 文章编号：1001—3881(2010)16—068—4 DesignofFunctionM odulesforEmbeddedCNC System BasedonFpGA SHAO Ming，LIGuangyang，YANG Huiling (ElectronicInformationandElectricEngineeringDepartment，Fujian UniversityofTechnology，FuzhouFujian350014，China) Abstract：FPGA withhigh speedandlargecapacitywasapplicatedontheembededCNCsystem basedonARM9microchip，the connectionbetweenFPGA andCNCandthefunctioncontrolwerecompleted．Thebusinterfacemodule．hardwareinterpolationmod· ule，thefirstcachemodule，timermodule，handroundpulsemodule，multi—function countermoduleweredesignedbasedonthe structureofFAGAregister．Severalmodulesweresimulated．Thesimulationresultsshowthatthedesignedmodulesareeffective．The applicationofFPGA cangreatlyimprovereal—timepreformanceofembededCNCsystem． Keywords：FPGA；EmbededCNCsystem；Functioncontrol 作为装备制造业的核心设备，数控机床被称为机 渐替代传统的工业主板或工控机，在工控、数控领域 器母机、工业之手，它的技术水平是衡量一个国家工 得到广泛应用。三星、飞利浦、Atmel等公司的ARM 业生产技术水平的重要标志之一，代表了整个国家制 微处理器已经广泛地应用于工控领域 。近年来 ，以 造业水平…。基于工控微机 的第 6代数控 系统 FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得惊人的发 (CNC)以其成本低、具有开放性总线、软件开发环 展。现场可编程逻辑器件从最初的 1200个可利用 境完备等优势蓬勃发展。然而基于PC的数控系统也 门，发展到现在的数百万门的单片FPGA芯片。将这 有不足之处，受 Pc机体积限制，基于PC的数控系 种高性能的FPGA应用于嵌入式数控系统中，它可以 统不能装入体积要求严格的微型或小型系统内。此 替代几十甚至几千块通用