基于USB总线的多轴运动控制平台设计.pdf

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1、·控制与检测·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)11—0074—04基于USB总线的多轴运动控制平台设计唐志强，黄道平，刘少君(华南理工大学自动化科学与工程学院，广州510640)摘要：基于工业控制平台对通信传输速度的高要求及USB接口的普及和技术的成熟，以多轴运动控制平台为研究对象，采用USB总线与FPGA相结合的通讯方式，首先介绍了多轴运动控制平台的硬件设计方案和FPGA程序运行流程，然后分析了USB接口芯片CY7C68013A的固件开发和平台在Linux系统下US

2、B设备驱动程序开发等软件设计过程，最后通过相应的通讯测试，展示了系统的可行性和高速性，为USB技术应用于工业设备通讯提供了参考。关键词：USB驱动程序；运动控制；固件设计；CY7C68013A中图分类号：TP3文献标识码：ADesignOfMulti-axisMotionControlPlatformBasedonUSBBusTANGZhi—qiang，HUANGDao-ping，LIUShao-jun(Collegeofautomationseieneeandengineering，SouthCh

3、inaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Basedontherequirementsofhigh-speedcommunicationofindustrialcontrolplatformandthepoputarityandmaturityofUSBinterfaces’technology，studyingthemulti-axismotioncontrolplatform，usingthemannerofcomunica

4、tionofUSBbuscombinedwithFPGA，firstly，itintroducedthehardware’Sdesignofthemulti-axismotioncontrolplatformandtheprocessoftheFPGArunning，then，itanalyzedtheprocessesofsomesoftware’Sdevelopment，suchasthedevelopmentofthefirmwareofCY7C68013AwhichistheUSBinter

5、facechipandthedevelopmentoftheUSBdevicedriversintheLinuxsystem，final-ly，throughthecorrespondingcommunicationtest，itshowedthefeasibilityandhigh-speedofthesystem，providedareferenceforthetechnologyofUSBcommunicationusedinindustrialequipments．Keywords：USBd

6、river；motioncontrol；firmwaredesign；CY7C68013A行了实际的实验验证。0引言1系统硬件设计随着PC技术的迅速发展，其技术在工业控制领域得到广泛应用。USB自问世以来，就以其速度快、本文设计的机械臂运动控制系统的硬件部分包成本低廉等诸多优点逐步占领了PC及其外围设备括PC运动控制平台、驱动接口板、手动操作装置、伺市场。随着大量支持USB的个人电脑的普及，工业服驱动器及USB通讯模块。整个系统的硬件结构如控制系统应用领域的不断扩展，人们对接口数据传图1所示。输速度

7、和稳定要求的不断提高，USB逐步成为PC机卜＼PC运驱动接口板发送脉冲伺和T业设备的标准接口已经是大势所趋。用PC技动控服制平负责数据的驱术开发的多轴运动控制系统可以得到强有力的硬件传送<／反1馈码盘数动和软件支持，避开专有技术的制约，在较短时间内达器到较高水平。图1硬件结构图本文介绍了一种基于USB接口进行数据传输和系统硬件主要由以下几个部分组成：控制的多轴运动控制系统的软硬件设计方案，并进收稿日期：2010一O5—21；修回日期：2010—06—28．作者简介：唐志强(1986一)，男，湖南长沙

8、人，华南理工大学自动化学院硕士研究生，从事FPGA相关设计和linux下相关设备驱动开发等研究，(E—mail)zqtang2008@foxmail．COlfl；黄道平(1961一)，男，广东龙川人，华南理工大学自动化学院博士，博士生导师，华南理工大学自动化学院副院长，从事神经网络，Matlab教学与仿真等研究。·74·2010年第l1期·控制与检测·(1)PC机：PC机是机械臂运动控制系统的控制480Mb／s的高速模式。CY7C68013A主要包括平台，是整个系统的