精插补器在FPGA中的研究与实现.pdfVIP

第20卷第l 1期 武 汉 科 技 学 院 学 报 Vb1．20 N0．1l 2007年1 1月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING NOV．2007 精插补器在FPGA中的研究与实现 夏长春 ，张建钢 ，吴晓光 ，张驰 (武汉科技学院 机电】：程学院，湖北 武汉 430073) 摘 要：文中介绍了二次插补算法中的精插补器在FPGA中的实现方法，重点讨论脉)中发送模块，包括 奇数分频器、偶数分频器、及其他辅助功能模块。其中，每个功能模块都是使用VHDL语言描写的，并 进行了功能与时序仿真，通过在 “弹簧自动测试机”上应用满足设计要求。 关键词：精插补器；奇数分频；偶数分频；弹簧自动测试机 中图分类号：TP211~．2 文献标识码：A 文章编号：10o9—5160(2o07)一o016一o3 插补方法经过多年的发展已形成了众多的门类，一般依据数控系统控制方式的不同将插补方法分为两大类： 基准脉冲插补和数据采样插补…。基准脉冲插补是用于开环控制系统的插补方法，它用理论直线上采用各种方 法离散化得出的驱动信号直接驱动传动装置，没有检测实际加工轨迹误差的反馈部件；数据采样插补用于闭环 数控系统中，在目前的检测和运算技术还不能较快的实现插补与检测同步修正的情况下，通常采用时间分割的 思想，将整个插补过程分为粗插补和精插补两个阶段I引。粗插补器在给精插补器发送下一段插补数据之前若干 个周期从实时位置反馈单元得到实时位置数据，并依据此数据对下一段加工数据进行校正，从而使实际加工轨 迹在控制器的监控下始终处于误差允许范围之内，这是一种二次插补方法。本文就是介绍了二次插补方法中精 插补器的设计。 1 脉冲发送模块的总体设计 对于脉冲发送模块，其中的关键技术就是如何实现占空 比为50％整数分频和如何实现特定个数的脉冲发送。在本系 统中整数分频是由奇数和偶数两种分频器组成。而实现特定 个数的脉冲发送时，系统设计了计数模块，首先通过数据总 线、地址总线和控制总线，把24位的二进制代表脉冲个数的 数据分三次写到计数模块的三个8位的寄存器中，然后打开 计数模块的计数功能，让其记录从分频器中发 的脉冲个数， 当它记录的脉冲个数和没定的脉冲个数相等时，就发f“信号， 停止分频器继续发送脉冲，从而达到实现特定个数脉冲的发 送功能。脉冲发送整体模块框陶如图1所示。 1．1奇数分频器的设计 图1脉冲发送整体模块框图 奇数分频器实现的是以 1—65536中的奇数为参数的分频 功能，该功能模块有一个时钟输入信号 “Clock”管脚，用于接受外部基准时钟信号，最大可以接受32．47MHz 的时钟信号，参数输入通过 “dat[15．．0】”数据总线输入，“Reset”管脚为复位管脚，每当一次参数更新时，都 要使 “Reset”管脚电平为 “高”，才能使更新操作有效，但要注意的是：“Reset”管脚电平不能一直为 “高”， 收稿日期：2007—09一l8 作者简介：夏长春(1981．)，男，硕十研究生，研究方向：数控技术与控制． 基金项目：湖北省数字化纺织装备重点实验室资助项目(项目编号：DTL200620) 第¨期 夏长春，等：等精差补器在FPGA中的研究与实现 l7 复位以后要立刻变为 “低”，否则输出为 “0”。 VHDL语言经过系统编译后得到图2所示的奇数分频模块图。系统通过时序仿真后，得到图3所示9分频 仿真波形冈． ll y 0