文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
基于USB通讯的雕刻机数控系统设计与开发
姓名:陈彬
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:游有鹏
20070201
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
随着 PC 在工业控制领域的广泛应用,基于 PC 的开放式数控系统成为一个研
究热点。雕刻机作为一种典型的数控产品,在广告制作、模具制造、建筑装饰
等行业中有着广阔的市场前景。
本文结合计算机数控雕刻技术的现状和发展趋势,在分析了基于 PC 的雕刻
机数控系统特点、模式和通讯形式的基础上,提出了一种利用“PC++
数字脉冲伺服接口卡”的全软件型开放式数控系统体系结构,并完成了系统样
机的软硬件设计、开发与测试。
该全软件型雕刻机数控系统利用 PC 平台强大的运算能力实现数控系统的全
部管理与控制功能,包括:程序管理、指令译码、粗插补运算、USB 通信、OpenGL
仿真和人机界面等;为简化系统与机床控制接口的连接,并获得高速的数据传
输能力,系统以 CYPRESS 公司的 EZ-USB FX2LP 接口芯片实现 PC 与数字脉冲伺
服接口卡间的总线数据传输;与机床控制的接口是一个以大规模可编程
逻辑器件 FPGA 为核心的数字脉冲伺服接口卡,它一方面实现与 PC 的 USB 通讯
控制,包括 EZ-USB 数据的读写控制、跨时钟域的数据缓冲 FIFO 等,另一方面
完成机床控制所需的精插补脉冲输出以及其它机床 I/O 控制功能。本系统具有
结构简捷、接线方便、硬件集成度和可靠性高等特点。
系统联调结果表明,该样机系统的功能和性能达到了预期设计要求。

关键词:数控系统,雕刻机,USB,FPGA,精插补器,数字脉冲伺服接口卡
I
基于 USB 通讯的雕刻机数控系统的设计与开发
ABSTRACT
With the widely application of PC in industrial control, PC-based open
C systems are ing popular. Engraving machines, as typical NC
products, have been widely used in the field of manufacturing, advertisement, mould
and adornment.
According to the trend C engraving technology, and the analysis of
characteristic munication interface of PC-C engraving machines, an
open architecture “software”-CNC system framework is proposed in the thesis, which
is based on "PC + + numetic pulse servo interface board". The software and
hardware of the prototype system are also designed, developed and tested.
All the management and control functions of the"software"-CNC system are
implemented with PC, including the management piling of the NC Code,
interpolator, graphics simulation with OpenGL, man-machine-interface and so on. To
simplify the interface and improve munication ability between PC and the
controlled machine, is used for the data transmission between PC and the
machine control interface board by using EZ-USB FX2LP. The machine control
interface board, named numetic pulse servo interface board, is designed with FPGA.
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