基于SOPC技術(shù)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā).pdf

1、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)可解決傳統(tǒng)封閉式數(shù)控系統(tǒng)兼容性差、功能不易擴(kuò)展、人機(jī)界面不靈活等問(wèn)題，是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。論文緊跟嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，采用一種新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)——SOPC（片上可編程系統(tǒng)）開(kāi)發(fā)了一種開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)。 本文研究了開(kāi)放式系統(tǒng)的特征和體系結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出基于NC嵌入PC的主從型結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)。作為主機(jī)的上位機(jī)采用通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的人機(jī)界面、文件管理等弱實(shí)時(shí)性任務(wù)；而作為從機(jī)的

2、下位機(jī)則采用自主設(shè)計(jì)的基于SOPC技術(shù)的NC平臺(tái)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的插補(bǔ)和運(yùn)動(dòng)控制等強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)層次清晰，并通過(guò)各種形式向外提供統(tǒng)一的規(guī)范接口，易于系統(tǒng)擴(kuò)展；系統(tǒng)硬件平臺(tái)具備可移植性、可擴(kuò)展性、可操作性和可縮放性等特點(diǎn)，可根據(jù)不同用戶的需求，迅速、高效、低成本地構(gòu)建面向用戶的控制系統(tǒng)。 并行總線作為開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)各模塊之間的數(shù)據(jù)接口，具有成本低、組態(tài)靈活等特點(diǎn)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)各個(gè)模塊間通過(guò)并行總線接口可以方便、靈活地實(shí)現(xiàn)不同的

3、組態(tài)，可有效增強(qiáng)硬件模塊的靈活和兼容性。本文詳細(xì)研究了幾種并行總線接口的解決方案，分別開(kāi)發(fā)ISA總線接口、PCI總線接口以及DMA通道傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中通過(guò)雙端口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，有效地實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。 本文在SOPC解決方案中，利用FPGA中的可編程邏輯資源和IP軟核來(lái)構(gòu)成Nios II嵌入式系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證了本系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的正確性和基于Nios II處理器實(shí)現(xiàn)可編程片上系統(tǒng)的可行性。嘗試用新的