文档介绍：郑州轻工业学院
硕士学位论文
基于DSP的多轴运动控制器的研究与设计
姓名:丁守强
申请学位级别:硕士
专业:电机与电器
指导教师:杨存祥
20060501
摘要
本文首先阐述了运动控制器的研究现状和发展趋势在分析其原理和结构的基础
上对运动控制器的关键技术做了详细的介绍根据其性能要求和技术指标,提出了基
于 DSP FPGA 的总体设计方案并完成了系统硬件设计和软件设计
运动控制器的核心处理器为 TI 公司的 16 位定点数字信号处理器
TMS320LF2407A 文中给出了 TMS320LF2407A 的最小系统的设计包括时钟电路
JTAG 调试接口复位电路系统扩展了 64K 程序存储器和 64K 数据存储器,扩展 64K
程序存储器的主要目的是方便使用仿真器进行在线调试通过采用高速 DSP 芯片能使
整个控制系统具有更高的效率更高的实时性完全能满足数控加工的实时性要求
由 Xilinx 公司的 XC2S100 实现了正交编码器信号输入电路脉冲控制信号输出电路和
I/O 口的设计完成了 4 轴模拟量控制信号输出电路和串行通信接口的设计模拟电路
和数字电路采用独立的电源供电以提高系统抗干扰能力另外还给出了硬件设计提
高电磁兼容性的一些具体措施
本文对加减速控制算法插补算法和位置控制算法作了详细的论述为了减小系
统冲击采用 S 型曲线加减速控制算法对加减速进行控制采用逐点比较法和数据采
样法插补算法对运动轨迹进行拟合并给出了算法流程图位置控制采用偏差 PID 控
制技术运动控制器是一个多任务控制系统用循环轮流和中断优先相结合的办法解
决了各任务如何分配 CPU资源的问题采用这种方法可以提高系统的实时性
最后对本文的研究内容进行了总结对未来的发展作了展望
关键词运动控制 DSP FPGA 插补加减速控制
I
ABSTRACT
Firstly this paper expounds the research actuality and developmental tendency of motion
controller. On the basis of analyzing its principle and structure, the key technology of motion
controller is introduced in detail. According to its demand of function and specification of
technology, the general design blue point based on DSP+FPGA is proposed, and finally the
design of hardware and software of this system is plished.
TMS320LF2407A, a 16-Bit fixed-point digital signal processor, is adopted as core
processor. In this paper, a minimum system of TMS320LF2407A is proposed which includes
clock circuit, JTAG debugging interface, and reset circuit. The system expands 64K program
memory and 64K data memory. The main purpose of expanding 64K program memory is to
be convenient for debugging on-line by emulator. Throughout the adoption of high speed DSP
chip, the whole control system will be more efficient, more real-time, and can fully meet the
need of real time in digital controlled machine. Input circuit of encoder signal and the output
circuit of pulse control signal, and I/O port are all realized by XC2S100-a Xilinx product.
This system pletes the design