基于VME总线运动控制卡及驱动程序的设计和实现-控制科学与工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TP334.7 U.D.C: 620 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE DESIGN AND REALIZATION OF MOTION CONTROL BOARD BASED ON VME BUS AND ITS DRIVER Candidate: Zhang Shijie Supervisor: Prof. Chen Xinglin Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Control Science and Engineering Affiliation: Dept. of Control Science and Engineering Date of Defence: July, 2010 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 摘 要 随着信息技术的发展，对集成电路的集成度要求越来越高，其硅片直径不 断增大，图形的线宽也不断缩小，对其专用生产设备光刻机的运动控制要求也 越来越高。目前光刻机普遍采用 PC 机嵌入运动控制卡的运动控制方式，将 PC 机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结 合，满足光刻机对运动控制的需求。本文着力于运动控制卡及其驱动程序的设 计和实现，为光刻机的运动控制系统提供良好的硬件和软件上的支持。 首先，本文在对光刻机及其运动控制技术了解的基础上，结合光刻机控制 系统的性能指标，对运动控制卡的硬件做出整体的规划。本运动控制卡接入上 位机的总线为 VME 总线，其接口芯片为 VME 总线专用的接口芯片 VIC068A/VAC068A。主控芯片采用 DSP TMS320F2812，接口芯片和主控芯片 DSP 之间通过双口 RAM 作为数据的缓冲通道，避免了运动控制卡和 PC 机通 信产生瓶颈堵塞现象。运动控制卡通过 D/A 和开关量输入输出接入直线电机 或音圈电机的驱动器，对其进行运动控制。 其次，本文结合运动控制卡的规划，详细讨论了运动控制卡的硬件电路的 具体实现。包括 DSP 外围基本电路的设计，如电源、电源监控和复位、仿真 接口设计等；运动控制卡的输入和输出；VME 总线接口电路的实现等。本运 动控制卡的特点是结构紧凑，可靠性高。 最后，运动控制卡离不开驱动程序的支持，本运动控制卡的驱动程序在 VxWorks 下实现，VxWorks 的硬实时性进一步保证了光刻机系统的性能。具 体实现是首先根据系统的上位机硬件环境开发了板级支持包，为驱动程序的开 发和测试提供了基础的环境。然后结合本运动控制卡的硬件特点，在 VxWorks 下开发了运动控制卡的驱动程序。本运动控制卡的驱动程序属于字 符设备驱动程序模块，其驱动程序是通过 VxWorks 标准的 I/O 系统实现的。 关键词 运动控制卡；VME 总线；板级支持包；驱动程序 Abstract With the development of information technology, the requirement for integration density of integrated circuit is getting higher and higher, the diameter of silicon chip is increasing, and the width of the graph line is reducing at the same time. Therefore, the requirement for the motion control of the special equipment- lithography is also getting higher and higher. At present, lithography generally takes motion control method of PC machine embedded in the motion control board. It can combine the formidable information-handling capacity and open style of PC machine and the motion control ability of motion control board. It can satisfy lithography’s demand for motion control. Th