基于CPLD的步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)中插補運算的設(shè)計

摘    要：本文首先介紹了CPLD器件EPM7128SVLC84的結(jié)構(gòu)特點和編程下載電纜的制作，然后給出了步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)中插補運算的電路設(shè)計，最后說明了插補運算的仿真結(jié)果。該設(shè)計方法大大提高了系統(tǒng)的性能，同時還使設(shè)計具有了自主知識產(chǎn)權(quán)。

關(guān)鍵詞：CPLD；步進(jìn)伺服；插補運算

引言

步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)是經(jīng)濟型數(shù)控機床的驅(qū)動控制部分，其插補運算的實現(xiàn)方法將對整個伺服系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。通常，實現(xiàn)插補運算的方法有基于邏輯電路的方法、基于軟件技術(shù)的方法，以及軟件和硬件相結(jié)合的方法。通過對以上各種方法進(jìn)行比較和分析，本文提出了基于CPLD來實現(xiàn)插補運算的方法。隨著EDA技術(shù)和CPLD的發(fā)展，基于CPLD實現(xiàn)插補運算不僅可以提高插補速度，減輕主CPU的運算負(fù)擔(dān)，而且能夠大大提高插補運算的可靠性。

圖1 ByteBlasterMV編程下載電纜

圖2   步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖

步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計

ByteblasterMV的制作

本系統(tǒng)在開發(fā)過程中需要通過計算機對目標(biāo)CPLD芯片進(jìn)行算法程序和數(shù)據(jù)的在系統(tǒng)下載和調(diào)試，為此制作了JTAG方式的ByteBlasterMV編程下載電纜。該下載方式是通過計算機的打印機并行端口進(jìn)行程序和數(shù)據(jù)的下載編程和調(diào)試。圖1給出了JTAG方式編程下載電纜ByteBlasterMV用于進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的原理圖，其中J1為與系統(tǒng)電路板上CPLD器件編程下載接口相連的10針插座，J2為與計算機的打印機并行端口相連的25針插座，采用74ALS244器件對從計算機并行端口接受的編程數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)連接到CPLD芯片的編程下載接口，從而完成對CPLD芯片的編程和調(diào)試。

硬件電路結(jié)構(gòu)

圖2給出了步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。本系統(tǒng)由51系列單片機87C51、鍵盤輸入模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊、插補運算模塊和步進(jìn)電機驅(qū)動構(gòu)成。由4