可定制采用FPGA构造数控系统通过裁减和重整不同的IP,实现功能的定制,满足特定的将工要求,避免大而全,功能冗余。
FPGA构造数控系统的具体实现3.1基于FPGA的经济型可重构数控系统结构采用基于FPGA的开发技术,进行一经济型可重构数控系统的原型开发该系统采用单片机(MCS-51系列)完成对FPGA的配置和二进制加工数据的收发,并利用FPGA构造数控系统核心(如所示)数控系统核心由扩展DDA圆弧硬插补器IP指数加减速控制器IP限位控制器IP光电编码器四倍频电路IP数据输入接口IP,译码器IP,分频器IP以及主控制器IP组成(如所示),采用大约50000门的Altera公司的AcexlK系列器件即可实现整个系统建立在开放的输入输出接口上,硬件模块充分考虑了可重构性,并且可以通过下载不同的系统配置文件重构FPGA,实现对铣床、车床、磨床和钻床的控制要求FPGA构造的可重构数控系统控制核心3.2数控IP的开发实例在中几个数控IP中,扩展DDA硬圆弧插补器IP尤为关键,而且设计起来也有一定的难度,因此,下面将主要介绍这个IP的设计。
扩展DDA圆弧插补算法采用弦线逼近圆弧,具有较高的插补精度和插补速度,而且适应面广。将扩展DDA圆弧插补用FPGA器件实现,构造硬插补器,不仅执行速度快,而且可以与运动控制部分的IP很好的集成其扩展DDA圆弧插补的公式如下:-y谷-汶以上插补公式用硬件实现表示如所示硬插补器的输入接口为:符号FLAG,坐标值X和Y,右移位系数K,起动控制信号RST,循环控制信号GOON,及工作频率信号CLK;输出接口为:轴位移方向信号DIRX和DIRY,位置增量DX和DY,及状态反馈信号FIN-ISH;内部功能部件主要有产生指令的PC加“1‘寄存器,右移运算器SHRS加减法运算进行辅助控制的比较器COM,及加减运算器ALU从其结构可以看出硬插补器实际上是一个经裁减后的微处理器。该微处理器与一般的通用处理器的不同点在于没有ROM和RAM,直接利用PC加”1“寄存器的输出来完成对指令的寻址和寄存器的寻址,从而简化了处理过程另外,因为其工作频率为FPGA器件的基准输入频率,所以,处理器能达到很高运算速度其一个插补周期的4总结扩展DDA圆弧硬插补器原理图统一标准的数控程序焚雌揠揠bookmark3系统参数手动配置I磨床数控系统!钻床数控系统1车床数控系统铣床数控系统配置拨码开关统I开放的接口数控系统从封闭式结构发展到开放式结构,目前正向可重构式结构发展随着微电子继续向更小尺寸,更高速度和更经济的方向发展,以及电子设计自动化水平的提高,我们可以采用*新的微电子技术来改造和提升传统产业鉴于此,本文提出了将数控系统功能划分为标准的模块,采用硬件描述语言设计成专门的数控IP,然后,通过IP集成为数控系统,利用改变下载到FPGA中的配置数据实现数控系统重构并以经济型可重构数控系统原型的开发初步验证了实现的可行性。实践证明,可编程逻辑器件FPGA为我们提供了一条解决数控系统重构的硬件实现途径软件模块硬件模块经济型可重构数控系统结构圆弧硬插补器仿真时序


