基于CPLD的開放式四軸運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)

作為運(yùn)動(dòng)控制的核心部件，運(yùn)動(dòng)控制器普遍采用16位或32位微控制器，其靈活的系統(tǒng)集成方式和高速的指令執(zhí)行速度提高了運(yùn)動(dòng)控制性能、改善了控制系統(tǒng)的精度、增強(qiáng)了系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性。如DeltaTau公司的PMAC系列、MEI公司的XMP系列的產(chǎn)品，均采用了高速數(shù)據(jù)信號(hào)處理器（DSP）和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）技術(shù)，一般可以控制1～8個(gè)軸。這些基于PC機(jī)總線的運(yùn)行控制器，雖然因采用高性能微處理器在信息處理速度方面有較大的提高，并在實(shí)際應(yīng)用中提供了靈活的接口，但在使用以及系統(tǒng)集成的時(shí)候，仍然有很多不便，如價(jià)格比較高、應(yīng)用非常復(fù)雜等。并且在結(jié)構(gòu)上是封閉的，只能針對(duì)某一類型的應(yīng)用，控制策略單一，很難同時(shí)滿足控制系統(tǒng)在多種應(yīng)用場(chǎng)合中的要求，實(shí)際定制應(yīng)用。

過去，受計(jì)算機(jī)處理能力的限制，高性能的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)需要在板處理器如單片機(jī)或DSP上實(shí)現(xiàn)，一般PC機(jī)中的微處理器很難同時(shí)完成如軌跡插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制運(yùn)算等任務(wù)。目前PC機(jī)微處理器已經(jīng)采用了更先進(jìn)的工藝技術(shù)，信息處理能力明顯提高，可以滿足高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制的要求，硬件支持能力大在增強(qiáng)，并且PC機(jī)良好的軟件開發(fā)環(huán)境使構(gòu)造開放式運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)成為功可能。本文提出了一種不采用在板處理器而以PC機(jī)微處理器為控制核心的開放式四軸運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器采用ALTERA公司的復(fù)雜可編程門陣列（CPLD）EPF6016實(shí)現(xiàn)硬件管理功能，硬件的功能可以通過軟件配置，而應(yīng)用層的功能如運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)則和伺服控制等均由PC機(jī)完成。