基于USB和CPLD的新型光栅尺接口卡的设计与实现

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1、天津理工大学硕士学位论文基于USB和CPLD的新型光栅尺接口卡的设计与实现姓名：樊长松申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：张宝峰;许智钦20080101摘要随着数控设备的发展和技术的进步，对数控设备的精度和速度都提出了更高的要求，而光栅传感器接口电路的设计水平从一定程度上决定了测量系统的精度和可靠性。随着USB(UniversalSerialBus)技术的发展，USB接1：I已经成为PC机的标准配置。在传输距离允许的情况下，USB接口以其优越的性能得到了广泛的应用。CPLD(ComplexProgra

2、mmableLo#cDevice)是--种具有丰富的可编程FO引脚的可编程逻辑器件，具有在系统可编程、设计灵活和保密性强等特点。本文研制了基于USB接口的光栅尺接口卡，采用CPLD对光栅尺输出信号进行处理，并通过USB接口实现光栅尺接口卡与计算机之间的通讯。文章详细介绍了光栅尺接口卡的硬件、软件设计方法。本设计的工作主要集中在以下方面：硬件部分以Cypress公司的EZ-USBFX2作为控制核心，以Altera公司的CPLD芯片EPM7128SLC84．10实现光栅信号的细分、辨向和计数等。软件部分主要包括三部分：一是

3、USB芯片正常工作所需的固件程序；二是接口卡的驱动程序，它为USB设备与PC机进行通讯提供保证；三是用来测试系统功能的基于C++Builder的应用程序。系统采用了基于8051内核的EZ．USBFX2为接口芯片，避免了以往设计所使用的“USB接口芯片+MCU"模式，使得系统更加稳定，另外对光栅信号的处理都在CPLD中进行，使得电路板更Dnd,巧，工作更稳定、可靠。实验表明，接口卡满足设计要求。关键词：光栅尺；USBICPLDAbstractWiththedevelopmentofCNC，theprecisionandt

4、hespeedismoreandmoreimportanttotheCNC．Atthesametimethegrating’ShighprecisionisalsomoreimportanttotheCMM．●Tosameextent，theinterfacecircuitofthegratinginfluencestheprecisionandstabilityofthemeasurementsystem．AlongwiththedevelopmentofUSB，USBisusedonmanyexternaldevi

5、ces．USBhasbeenastandardconfigurationonPC．1fthetransmissiondistanceallows．USBiSusedwidelybecauseofitsgoodcharacteristic．TheCPLDhascharacteristicssuchasISPandconvenientlyprogrammableaswellashighflexibilityandconfidentiality．’AgratingsensorinterfacecardbasedonUSBis

6、developedinthispaper,CPLDisusedtoprocesstheoutputsignalofthegrating,andUSBisusedtorealizethecommunicationbetweentheprocessingcircuitofthegratingsignalandPC．，nlepaperintroducesthedesignofthehardwareandsoftwareaboutthegratinginterfacecardindetails．nehardwareofthes

7、ystemismadeup0fEZ—USBFX2asthemainprocessor,whichisusedtoprocesssignal．Thesoftwareofthesystemhasthreeportions：thefirstportionisfirmware，includingUSBcommunicationcontrol；thesecondisUSBdriver,whichisthechannelbetweenthefirmwareandPCapplication；thethirdisapplication

8、totestthefunctionofthesystembasedonC++Builder．neinnovationofthesystemisthattheEZ．USBFX2isusedasthemainprocessorandnotusedthemode’’USBInterfaceChip+MCU”．BydoingSO．thes