2.1.1 实验平台的功能需求分析

针对便于多轴运动控制技术的研究，培养此方面技术的人才，实验平台应能

对多轴运动实现高速高精度的控制效果，同时保证系统开放性和兼容多种算法及

参数的运行。

实验过程契合实际工作过程，完成控制系统设计前应先进行软件仿真以验证

其有效性。深入研究控制平台核心控制算法，能够完成经典常用的插补算法、加

减速算法运行，同时与较新的速度前瞻算法与曲线拟合预处理算法结合，对比试

验结果。

同时在硬件选用层面，实验平台及其中选用的器件应成本较低且广泛的应用。

这样的器件会在各个领域被行业大量的使用，相关开发的资料非常丰富，因此会

大大降低学习与实验的门槛。

2.1.2 实验平台的总体方案

针对实验平台功能与性能要求，基于模拟电路型、采用微处理器（ MCU ）作

为控制核心、采用可编程控制器型（ PLC ）作为控制核心、基于专用集成电路

（ ASIC ）硬件结构等方案都很常见。针对运动控制实验平台研究算法与便于硬

件重构的目的。本文的运动控制实验平台的主要功能是进行多种控制方法、算法

和参数的验证，达到插补运算、位置控制、速度控制、伺服电机的控制以及反馈

信息的处理比对。

本文设计的多轴运动控制实验平台方案，是以 DSP 和 FPGA 为基础，将二

者进行有效结合，同时使用 I/O 接口进行连接，在 I/O 的接口上，使用到的是光

电耦合的方式，并且能够满足 A/D 和电平的转换，在数据传输方面使用到的是

PC104Plus 总线的方式与 PC 进行信号的通讯，在使用 FPGA 后能够将原来总线

控制芯片和双端口 RAM 芯片用总线控制器的 IP 核进行设计，在多轴运动控制

实验平台各模块与 I/O 端口进行信息通信的接口是并行接口，输入信号主要包含

Z 脉冲信号、 12 路编码器信号、 12 路限位开关量信号、 6 路驱动报警器信号、 32

路通用 I/O 信号等，在运动控制部分，运动控制实验平台主要控制的是输出 12

 （8）为了实现与 SDRAM、Flash ROM 以及异步存储器能够进行快速的通讯功能，使用的是 EDMA 丰富外设总线模式. TMS320C6713 结构如图 2-2 所示。