MPC03運(yùn)動(dòng)控制卡在激光雕刻領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

2．MPC03卡設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)
⑴ 硬件電路設(shè)計(jì)
在MPC03卡中主要有DSP、FPGA兩個(gè)功能芯片，在DSP周圍擴(kuò)展了多個(gè)FLASH和SRAM來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，每兩個(gè)FLASH和SRAM可以共用一個(gè)片選信號(hào)CS，組成高低雙字32位數(shù)據(jù)總線進(jìn)行讀寫，可以提高DSP與MEMORY的通信速度，同時(shí)為FPGA配置了一個(gè)EPROM來存儲(chǔ)下載的程序。連接DSP局部總線和PCI接口的芯片是PCI總線控制器（PCI橋），它包含了一個(gè)128KBit的雙口共享存儲(chǔ)器，來實(shí)現(xiàn)DSP局部總線和PCI系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)交換，另外為其配置了一個(gè)EEPROM來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)本卡順應(yīng)了即插即用接口設(shè)計(jì)趨勢，擴(kuò)展了USB接口。本文提到的DSP和FPGA都是低能耗、低電壓操作，I/O信號(hào)電壓是3.3V，而內(nèi)核電壓是1.8V，所以配置了能同時(shí)輸出3.3V和1.8V兩種電壓的電壓調(diào)整器。請參照MPC03卡邏輯結(jié)構(gòu)圖。
FPGA資源充足，性價(jià)比高，能現(xiàn)場重復(fù)多次編程，可以針對不同的小批量客戶的具體要求，靈活地修改設(shè)計(jì)。DSP具有高速浮點(diǎn)運(yùn)算的能力，對S-曲線運(yùn)動(dòng)過程中的數(shù)據(jù)和一些插補(bǔ)算法，進(jìn)行運(yùn)算處理，擺脫對PC機(jī)的依賴，并把處理的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地與FPGA通信。PCI接口使用比較普遍，總線資源豐富，通訊速度塊、尋址空間范圍大。USB接口可實(shí)現(xiàn)脫機(jī)工作，不必為每塊卡配置一臺(tái)PC機(jī)，工業(yè)現(xiàn)場使用方便，成本低，符合時(shí)代發(fā)展趨勢。
⑵ 解決問題的方案
由于本方案確定得當(dāng)，在每一片F(xiàn)PGA芯片上可以實(shí)現(xiàn)四軸功能完全相同但彼此相互獨(dú)立的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，對于平面圖形和三維圖形處理，可以采用兩軸和三軸聯(lián)動(dòng)即可。
　　在高速往返運(yùn)動(dòng)和快速行推進(jìn)過程中，如果不加技術(shù)處理，如梯形圖所示，在加速度很大的高速運(yùn)動(dòng)過程中，就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)、沖擊，圖形就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的錯(cuò)位，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)出現(xiàn)類似波紋狀的變形。如果將加速度減小，則增速時(shí)間（t2－t1）就很大，由于加工區(qū)在高速段（FH勻速段），這樣就造成有效加工幅面減小。為了解決這個(gè)問題，在變速運(yùn)動(dòng)中采用S曲線，可以使運(yùn)動(dòng)在很短的時(shí)間里，由低速向高速或由高速向低速平緩地過渡。經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，在同一設(shè)備上，可以大大的提高工作效率和圖形的加工質(zhì)量。