X-Y工作臺微型計算機控制

1、本科生畢業(yè)設(shè)計本科生畢業(yè)設(shè)計 X-Y 工作臺微型計算機控制試驗系統(tǒng) X-Y worktable microcomputer control experiment system 學(xué)生姓名項中寧 所在專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化 所在班級機制 1026 申請學(xué)位工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師陸兵職稱講師 副指導(dǎo)教師職稱 答辯時間2006 年 6 月 10 日 目目 錄錄 設(shè)計總說明 .I INTRODUCTION.II 1緒論.1 2XY 工作臺的設(shè)計.1 2.1設(shè)計要求.1 2.1.1設(shè)計任務(wù).2 2.1.2設(shè)計參數(shù)的確定.2 2.1.3方案的分析、比較、論證.2 2.1.4進給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖.2 2

2、.2傳動比的確定.3 2.3初選伺服電機.3 2.4絲杠的選型及計算.4 2.4.1計算絲杠承受的質(zhì)量.4 2.4.2計算銑削力.4 2.4.3滾珠絲杠螺母副的選型和校核.5 2.5導(dǎo)軌的選型及計算.9 2.5.1初選導(dǎo)軌型號及估算導(dǎo)軌長度.9 2.5.2計算滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命.10L 2.6伺服電機的驗算.11 2.6.1傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算.11 2.6.2驗算矩頻特性.12 3伺服電機控制原理.14 3.1交流伺服電機介紹.14 3.2交流伺服電機的控制模式.14 3.2.1位置控制模式（Pr02=0）.14 3.2.2速度控制模式（Pr02=1）.15 3.2.3轉(zhuǎn)矩控制模式

3、（Pr02=2）.15 3.3伺服電機的 PID 調(diào)節(jié)方案.15 4運動控制卡控制原理.18 4.1DSP 芯片 TMS320LF2407 介紹.18 4.2PCI 總線與 DSP 通訊電路.19 4.2.1PCI 總線接口電路.20 4.2.2PCI-DSP 通訊電路.20 4.3參數(shù)曲線的時間分割插補算法.21 4.3.1 時間分割插補原理.22 4.3.2參數(shù)曲線自適應(yīng)插補算法.22 4.4DMC3000 控制卡中的固化函數(shù).25 5硬件連接.27 6PC 端控制軟件設(shè)計.28 6.1主界面簡介.28 6.1.1參數(shù)設(shè)定界面.28 6.1.2NC 代碼格式.28 6.1.3程序基本操作.

4、28 6.2NC 代碼的讀取.29 6.3插補過程.31 6.3.1直線插補.31 6.3.2逆圓插補.35 6.3.3順圓插補.37 6.4運動卡固化函數(shù)調(diào)用.40 鳴 謝.42 參考文獻.43 設(shè)計總說明 本設(shè)計結(jié)合機電一體化課程教學(xué)環(huán)節(jié)需要，設(shè)計用微型計算機作為控制系統(tǒng)的 X-Y 工作臺。通過論述 X-Y 工作臺機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制電路接口設(shè)計,闡述了機電一體化設(shè) 計中的共性和關(guān)鍵技術(shù).并用 VB 軟件設(shè)計了一個實驗系統(tǒng)的控制界面，使操作更簡便。 本設(shè)計采用的雷賽 DMC3000 運動控制卡以 DSP 芯片 TMS320LF2407 作為處理器，基 于 PCI 總線開發(fā)了多軸開放式運動控制

5、器，并采用 PCI 9052 和 ISP-1581 作為接口芯 片構(gòu)建 PC-DSP 通訊電路，利用 CPLD 器件 EPM7128 構(gòu)建兩路 QEP 信號處理電路并輔助 完成譯碼等功能，接口卡負(fù)責(zé)完成控制卡與外部器件的互聯(lián)并進行光電隔離和電平轉(zhuǎn) 換。 PC 端控制軟件完成與上位機的通訊，調(diào)用 DSP 內(nèi)部嵌入的許多控制算法，包括基 于前饋補償?shù)?PID 控制算法、參數(shù)曲線的自適應(yīng)時間分割插補算法、直線/圓弧插補算 法等。同時，控制軟件還調(diào)用 DSP 提供的豐富的動態(tài)鏈接庫函數(shù)供用戶調(diào)用，并在此 基礎(chǔ)上開發(fā)了測試軟件。實驗和仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)設(shè)計合理，具有實時性好，跟隨 誤差小，加工精確度高等

6、優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：X-Y 工作臺；微型計算機；運動控制卡 INTRODUCTION Originally design combining electro mechanics integrated course teaching link to need, design the X-Y worktable which use microcomputer as the control system. Through expounding the design of the of the X-Y worktables mechanical structural and the interface o

7、f the control circuit, have explained the generality and the key technology in the electromechanical integrated design. And design one control interface of the experimental system with the VB software, which make operating simpler and more convenient. This thesis develops multi-axis motion controlle

8、rs based on PCI bus respectively with TMS320LF2407 as their processors. PCI 9052 and ISP-1581 chips are adopted to construct the PC-DSP communication channel; CPLD component EMP7128 is used to achieve the functions of two groups of QEP signal processing and address decoding; at the same time, the au

9、xiliary I/O card is also developed to connect the controller and external components after photo-electricity isolation and level transformation. Besides the communicating with PCs, the DSP has also been embedded many control algorithms, including the PID control algorithm with feed-forward compensat

10、ion, the parameter curve auto-adapted time-division interpolation algorithm, the line/circle /NURBS interpolation algorithm, etc. A lot of dynamic link library functions are also provided for the users, and test software is developed with the functions. Experiment and simulation result indicates tha

11、t the system is designed reasonably, with many advantages such as good real- time performance, little following error and high processing precision. KEYWORDS: The X-Y worktable；Microcomputer；Motion control card X-Y 工作臺微型計算機控制試驗系統(tǒng) 機械設(shè)計制造及其自動化， ，項中寧 指導(dǎo)教師：陸兵 畢業(yè)設(shè)計說明書 1緒論 機電一體化畢業(yè)設(shè)計在機電一體化專業(yè)教學(xué)中占有重要位置，它關(guān)系到學(xué)

12、生知識 的綜合運用和學(xué)生動手能力的培養(yǎng)及機電產(chǎn)品開發(fā)的能力。因此設(shè)計內(nèi)容選擇很重要。 基于微型計算機控制的 X-Y 工作臺是典型的機電一體化系統(tǒng)，以此為設(shè)計內(nèi)容有較強 的教學(xué)研究意義。 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響 到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工 業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的 發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進步。特別是在通用微機數(shù)控領(lǐng)域， 以 PC 平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究 和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特

13、別是在技術(shù)創(chuàng)新能力等方面情況尤為突出。在新 世紀(jì)到來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整 體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究 開發(fā)部門所面臨的重要任務(wù)。 本設(shè)計是以 PC 平臺為基礎(chǔ)的數(shù)控 X-Y 工作臺實驗系統(tǒng)，它具有直線插補和圓弧插 補等數(shù)控系統(tǒng)所使用的常用功能，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，控制精度相對較高, 可靠性、 穩(wěn)定性和實用性都很好。 2XY 工作臺的設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 2.1.1 設(shè)計任務(wù) 2.1.1.1 機械結(jié)構(gòu)裝配圖，A0 圖紙一張。要求重要剖面表達完整，向視表 達完整，視圖適合標(biāo)準(zhǔn)。 2.1.1.2 X-Y

14、工作臺與 PC 接口線路圖 2.1.2 設(shè)計參數(shù)的確定 由靜止到最大快進速度過度時間 0.1s P t 工作臺行程 縱向 180mm 橫向 120mm 最大快進速度 縱向和橫向 3m/min 銑削最大寬度 4mm 0 a 銑削最大深度 2mm p a 最大銑刀直徑 16mm 加工材料 碳鋼 2.1.3 方案的分析、比較、論證 2.1.3.1 數(shù)控 XY 工作臺的總體方案設(shè)計應(yīng)考慮以下幾點： A工作臺應(yīng)具有沿縱向和橫向往復(fù)運動、暫停等功能，因此數(shù)控控制系統(tǒng)采用 連 續(xù)控制系統(tǒng)。 B在保證一定加工性能的前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，以求降低成本。因此進給伺服 統(tǒng)采用伺服電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 C縱向和橫向進給是

15、兩套獨立的傳動鏈，它們各自由各的伺服電動機、聯(lián)軸器、 絲杠螺母副組成。 D為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾 珠 絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊裝置，以提高傳動剛度和消除間隙。 E為減少導(dǎo)軌的摩擦阻力，選用矩形滾動直線導(dǎo)軌。 2.1.4 進給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖 2.2 傳動比的確定 當(dāng) 1 時，可使伺服電機直接與絲杠聯(lián)接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。因此本i 設(shè)計中取 1。i 2.3 初選伺服電機 根據(jù)公式 p bL i 360 0 其中 為傳動比，為電機步距角，為滾珠絲杠導(dǎo)程，為脈沖當(dāng)量。i b 0 L p 因為 1，現(xiàn)取4mm， 4.05o,得0.045mm。i

16、0 L b p 交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以山洋全數(shù)字式交流 伺服電機為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn) 2000 線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻 技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為 360/8000=0.045。因此根據(jù)檢測器省配線數(shù) 2000，初選山洋 P50B05020DXS 型伺服電機。 微 機 運 動 控 制 卡 運 動 控 制 卡 驅(qū) 動 器 驅(qū) 動 器 伺服電 機 伺服電 機 X 向 Y 向 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器 圖 2-1 進給系統(tǒng)總體方案方框圖 2.4 絲杠的選型及計算 2.4.1 計算絲杠承受的質(zhì)量 工作臺的行程為 X180mm，Y120mm。工作臺尺寸一般為工作臺行程的

17、 1.1 倍。 所以：X1801.1198mm, Y1201.1132mm。圓整，取 X200mm,Y150mm。 選擇工作臺的型槽為 T 型槽，查袖珍機械設(shè)計師手冊表 3-25 可得所選 T 型槽 的參數(shù)： A12mm B21mm C9mm H20mm 間距取 50mm 一取工作臺厚度為 T 型槽厚度的 2 倍， 即 22040mm。 工作臺質(zhì)量：0 7.810-3201549.36kg,即縱向絲杠所承受的質(zhì) 量。因工作臺有 T 型槽，故取 09kg。(減去 3 個 t 型槽的重量得到的大概數(shù)值) 橫向絲杠所要承受的質(zhì)量 為工作臺質(zhì)量加上拖板質(zhì)量，一般以工作臺質(zhì)量的 3.5 倍計。即 3.5

18、927kg。 2.4.2 計算銑削力 2.4.2.1 切向切削力的計算 Z F 選用高速鋼直柄立銑刀，其銑削力公式為： ZdaaaCF tpfeFZ 86 . 0 72 . 0 86 . 0 81 . 9 查得68.2，16mm，4mm，0.020.04mm ，2m F C t d e a f a p a （公式和參數(shù)查機電綜合設(shè)計指導(dǎo)書 ，湛江海洋大學(xué) 2005 年 3 月 P10） 查機械加工工藝設(shè)計手冊 ，航天工業(yè)出版社 P632，得直柄立銑刀的齒數(shù)： 3（粗）和6（細(xì)） 。ZZ 以細(xì)齒計算得： . 147.238616204 . 0 4 2 . 6881 . 9 86 . 0 72 .

19、 0 86 . 0 Z F 2.4.2.2 進給工作臺工作載荷的計算 根據(jù)機電綜合設(shè)計指導(dǎo)書表 2-1，可得： A H B C .40 . 0 / ,80 . 0 / ,85 . 0 /FL ZC ZV Z FF FF F 其中，為工作臺縱向進給方向載荷，為工作臺垂直進給方向載荷，為工作臺橫向進 L F V F C F 給方向載荷。 所以， .259.95147.23840 . 0 ,518.190147.23880 . 0 ,425.202147.23885 . 0 C V L F F F 2.4.3 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據(jù)是根據(jù)最大工作載荷和最大靜載荷

20、。初步選 型后，進行軸向剛度驗算和壓桿穩(wěn)定性驗算。 2.4.3.1 最大工作載荷的計算 本設(shè)計中，選用矩形滾動直線導(dǎo)軌。見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)P14，得滾珠絲杠上 的工作載荷： )(FmGFFfKF CVL 其中，為工作臺縱向進給方向載荷，為工作臺垂直進給方向載荷，為工 L F V F C F 作臺橫向進給方向載荷，G 為移動部件重力.和分別為考慮顛覆力矩影響的實驗系K f 數(shù)和導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，對于矩形滾動導(dǎo)軌取1.1，0.005。K f 所以， 縱向：537.242)9.89259.95518.901 (0.005425.0221.1Fm 橫向： 420.252)9.872259.95518.

21、901 (0.005425.0221.1Fm 2.4.3.2 最大動載荷的計算和主要尺寸的初選C 滾珠絲杠最大動載荷可用下式計算：C 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)式（2-14）P15 mmF fL 3 C 式中：為工作壽命，； 為絲杠轉(zhuǎn)速，； 為最大切L 6 10/60ntL n 0 /1000Lvn v 削力條件下的進給速度，可取最高進給速度的 1/21/3，現(xiàn)取 1/3；為絲杠導(dǎo)程； 0 L 為額定使用壽命，可取 15000h；為運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，現(xiàn)1.5；為絲杠工作tt m f m f m F 載荷； 因為， )10(225 10 1500025060 10/60 min/250 4 3/131000

22、 /1000 6 6 6 0 rntL rLvn 所以，縱向：451.2048537.2425 . 1225C 33 mmF fL 橫向：580.2056420.2525 . 1225 C 33 mmF fL 查機電綜合設(shè)計指導(dǎo)書P14, 本設(shè)計選內(nèi)循環(huán)滾動螺旋副: FLM1604-3-P4 查袖珍機械設(shè)計師手冊表 P1014 表 19-24，根據(jù)4mm，選絲杠公稱直徑 0 L ，有：mmdm16 ,9700C ,1005C , 552 33 2.381DW oa a mm 額定靜載荷 額定動載荷 絲杠螺旋升角 ，列數(shù)圈數(shù) ，滾珠直徑 因為，所以初選的絲杠螺母副合格。NCN a 5100580

23、.2056C 2.4.3.3 傳動效率計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率為 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-15）P15 )( tg tg 式中：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù) 0.0030.004,f 其摩擦角約等于。0 1 所以， 94 . 0 )01552( 552 )( tg tg tg tg 2.4.3.4 剛度驗算 滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、 絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。 滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對縱向變形的影響更小，可忽略不計。螺母座只要設(shè)計合 理，其變形量也可忽略不計，只要滾珠

24、絲杠支承的剛度設(shè)計得好，軸承的軸向接觸變 形在此也可以不予考慮。 A A絲杠的拉壓變形量絲杠的拉壓變形量 1 滾珠絲杠應(yīng)計算滿載時拉壓變形量，其計算公式為 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-15） EA LFm 1 P23 式中：為在工作載荷作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮變形量（mm） ；為絲杠 1 m F m F 的工作載荷(N)；為滾珠絲杠在支承間的受力長度(mm)；E 為材料彈性模量，對鋼L E20.6B104MPa；A 為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（mm2） ；“”號用于拉伸， “”號用于壓縮。 根據(jù)滾珠直徑 DW2.381mm， 22 2 1 1 023.14592 5 . 13 4 14

25、. 3 d 4 A 592.13238 . 1 2034 . 0 21622d 034 . 0 )2/381 . 2 238. 1 (707 . 0 )2/(707 . 0 381 . 2 238 . 1 381 . 2 52 . 0 52 . 0 mm mmRed mmDRe mmD mmDR m w w W 截面積滾珠絲桿按內(nèi)徑確定的 螺桿小徑 偏心距 滾珠直徑 螺紋滾道曲率半徑 公式見機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)P25，其中， 為絲杠公稱直徑。為絲杠底徑。 m d 1 d 取縱向進給的絲杠長度 L300mm，橫向進給的絲杠長度 L300mm。 所以，縱向：mmmm0.002210548 . 2 2

26、 023.4511020.6 300537.242 4- 4 1 橫向：mmmm0022 . 0 10637.22 023.14510 6 . 20 300420.225 4 4 1 B B滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2 該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠長度無關(guān)。其 計算公式： 有預(yù)緊時 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-17）P23 3 2 w m 2 D F 0013 . 0 ZFYJ 式中：為滾珠直徑（mm） ；為滾珠總數(shù)量圈數(shù)列數(shù)；Z 為一圈的 w D Z ZZ 滾珠數(shù)， -3（內(nèi)循環(huán)） ；為滾珠絲杠的公稱直徑（mm） ；為滾珠絲杠的工

27、 wm Dd/Z m d m F 作載荷（kgf） ；為預(yù)緊力（kgf，1kgf=9.8N） ，取工作載荷的 1/3。 YJ F m F 因為，91 1 . 183 2.381 613.14 Z 圈數(shù)列數(shù)1933191 ZZ 縱向：846.74537.224 3 1 3 1 FYJ m F 橫向：14 . 5 7420.252 3 1 3 1 FYJ m F 所以，縱向：0.0016mm 191846 . 4 72.381 224.537 0.0013 32 2 橫向：0.0016mm 19114 . 5 72.381 225.420 0.0013 32 2 因為滾珠絲杠有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為工

28、作載荷的 1/3 時， 值可減少一半左右。 2 所以縱向和橫向：。 2 0.0008mm C滾珠絲杠副剛度的驗算 絲杠的總的變形量應(yīng)小于允許的變形量。一般不應(yīng)大于機床進給系統(tǒng) 21 規(guī)定的定位精度值的一半。 因為，縱向：mm0030 . 0 0008 . 0 0022 . 0 21 橫向：mm0030 . 0 0008 . 0 0022 . 0 21 機床進給系統(tǒng)規(guī)定的精度值為 0.01mm，其一半為 0.005mm0.003mm。 所以，總的變形量和機床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半小，故縱向和橫向的 滾珠絲杠可以滿足要求。 2.4.3.5 壓桿穩(wěn)定性驗算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，

29、若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定 而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為 K F 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-18）P24 2 2 L EIf F Z K 式中： I 為截面慣性矩，對絲杠圓截面（d1為絲杠底徑） ；L 為絲杠最)( 64 4 4 1 mm d I 大工作長度（mm） ；E 為材料彈性模量，對鋼 E20.6104MPa；為絲杠支承方式系 Z f 數(shù)。 本設(shè)計中，絲杠為短絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端簡支，即0.20。 Z f 。)(492.1674 64 592.1314 . 3 64 4 4 4 1 mm d I 所以，縱向： 829.7557 300 492.

30、167410 6 . 2014 . 3 20 . 0 2 42 K F 橫向： 829.7557 300 492.167410 6 . 2014 . 3 20 . 0 2 42 K F 臨界載荷與絲杠工作載荷之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù)，如果大于許用穩(wěn) K F m F K n K n 定性安全系數(shù)，則滾珠絲杠不會失穩(wěn)。因此，滾珠的絲杠的壓桿穩(wěn)定條件為 K n 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-19）P24 K m K K n F F n 一般取2.54，考慮到絲杠自重對水平滾珠的絲杠的影響可取4。 K n K n 又因為，縱向： 466.33 537.224 829.7557 K m K K n F F

31、n 橫向： 453.33 420.225 829.7557 K m K K n F F n 所以，縱向和橫向的滾珠絲杠都不會失穩(wěn)。 2.4.3.6 滾珠絲杠螺母副的選擇 根據(jù)最大動載荷選用，其代號為：MDTMDT 1604-3-P31604-3-P3 由機電綜合設(shè)計指導(dǎo)表 2-12 查得 MDTMDT 1604-3-P31604-3-P3 的安裝連接尺寸(mm): 公稱直徑基本道程滾珠絲桿 副規(guī)格 dmL0D1DD4BD5D6h 1604164285238115.5105.7 2.5 導(dǎo)軌的選型及計算 2.5.1 初選導(dǎo)軌型號及估算導(dǎo)軌長度 導(dǎo)軌為直線滾動矩形導(dǎo)軌，本設(shè)計中共用 4 條導(dǎo)軌，每

32、條導(dǎo)軌用 2 個滑塊，根據(jù) 縱向最大動載荷 C=2048.451N,橫向最大動載荷 C2056.580N，通過查機電綜合設(shè)計 指導(dǎo)表 2-16 P33，初選 4 條導(dǎo)軌的型號都為 GDA20SV。其部分參數(shù)如下： mmlmml6020 21 ， 根據(jù)工作臺的長度和工作臺的行程，從機電綜合設(shè)計指導(dǎo)表 2-16 中查得公式 。式中 為支座長度；為導(dǎo)軌兩孔之間的距離?？伤愕每v向?qū)к壍?21 2nlllln 10，橫向?qū)к壍?0。nn 估算出導(dǎo)軌的長度為：縱向進給的導(dǎo)軌長度為 640mm，橫向進給的導(dǎo)軌為 640mm。 2.5.2 計算滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命L 滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命可用下列公式計

33、算： 滾動體為球時 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-20） 3 50 W CTHa f fff F C L P30 式中：為滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命（km） ；為額定載荷（N） ，從機電綜合L a C 設(shè)計指導(dǎo)表 2-10 查得12400N；為硬度系數(shù)導(dǎo)軌面的硬度為 5864HRC 時， a C H f 1.0；為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度不超過 1000C 時，1；為接觸系數(shù)，每 H f T f T f C f 根導(dǎo)軌條上裝二個滑塊時0.81；為載荷/速度系數(shù)，無沖擊振動或 C f W f 時，1-1.5 取=1.5。min/60mv W f W f 為每個滑塊的工作載荷（N） 。F 縱向：134.5

34、64/537.2244/ m FF 橫向：355.564/420.2254/ m FF 當(dāng)加工時，考慮到工作臺要承受工件的重量和銑削力等載荷，而這些載荷都通過工作 臺直接作用滑塊上，故取縱向和橫向都為 F100N。 所以，縱向和橫向： 50km15011kmm08.50112321 1.5 0.8111.0 100 12400 50 3 L 大于滾動導(dǎo)軌的期望壽命，滿足設(shè)計要求，初選的滾動導(dǎo)軌副可采用。L 2.6 伺服電機的驗算 2.6.1 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算 傳動系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動慣量是一種慣性負(fù)載,在電機選用時必須加以考慮。由于傳動系統(tǒng) 的各傳動部件并不都與電機軸同軸線，還存在各傳動部件轉(zhuǎn)動

35、慣量向電機軸折算問題。 最后，要計算整個傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量。 本設(shè)計需要對電機轉(zhuǎn)子,聯(lián)軸節(jié),絲杠,工作臺進行轉(zhuǎn)動慣量的計算。 2.6.1.1 電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量的折算 D J 由機電綜合設(shè)計指導(dǎo)表 2-11 P34 查出,初選 P50B05020DXS,=0.173cm2 D J 2.6.1.2 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量的折算 L J 選用 TL1 聯(lián)軸器(查機械設(shè)計實用手冊化學(xué)工業(yè)出版844323 4820 2210 GB J J P666)，可查出它轉(zhuǎn)動慣量為 0.0004m2，得出4cm2。 L J 2.6.1.3 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量的折算 S J 查機電綜合設(shè)

36、計指導(dǎo)表 4-2 P119，得出 1m 長的滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量為 0.94cm2，縱向進給的絲杠長度 L300mm，橫向進給的絲杠長度 L300mm，所以滾 珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量縱向：=0.940.3=0.282cm2；橫向：=0.940.3=0.282 S J S J cm2。 2.6.1.4 工作臺質(zhì)量的折算 G J 工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動慣量可按下式進行 G J 計算： 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式M L JG 20 ) 2 ( （2-6）P8 式中，為絲杠導(dǎo)程（cm） ；為工作臺質(zhì)量（kg） 。 0 LM 所以，縱向： 2 2 20 037 . 0 9 14 . 3

37、2 4 . 0 ) 2 (cmkgM L JG 橫向： 2 2 20 110 . 0 27 14 . 3 2 4 . 0 ) 2 (cmkgM L JG 2.6.1.5 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算 J 縱向： 2 0.17340.2800.0374.490 DLSG JJJJJkg cm 橫向： 2 0.17340.0280.1104.311 DLSG JJJJJkg cm 2.6.2 驗算矩頻特性 伺服電機最大靜轉(zhuǎn)矩是指電機的瞬時失速力矩，從山洋伺服電機說明書中查 maxj M 得。伺服電機的名義啟動轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： max 1.96 j Mm mq M maxj M maxjmq

38、MM 查機電綜合設(shè)計指導(dǎo)表 2-17 P38 得0.707。所以， 0.707 1.961.38572 mq Mm 伺服電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。伺服電機所需空載啟 動力矩可按下式計算： 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-24）P27 0 MMMM KfKaKq 式中：為空載啟動力矩（Ncm） ；為空載啟動時運動部件由靜止升速到最大 Kq M ka M 快進速度，折算到電機軸上的加速力矩（Ncm） ；為空載時折算到電機軸上的摩擦 Kf M 力矩（Ncm） ； 為由于絲杠預(yù)緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩 （Ncm） 。 0 M 有關(guān)的各項力矩值計算如下： Kq M 2.6.2.

39、1 加速力矩 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-25）和（2-26）P37 360 10 60 2 max max 2max p b Ka v n t n JJM 式中：為傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量；為電機最大角加速度；為與運動部件 J max n 最大快進速度對應(yīng)的電機最大轉(zhuǎn)速；t 為運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需 的時間，為運動部件最大快進速度；為初選伺服電機的步距角；為脈沖當(dāng)量。 max v b p max max 3000 4.05 750 /min 3600.045 360 b p v nr 縱向： 22 max 22 3.14 750 104.4901035.2465 6060 0.

40、1 Ka n MJcm t 橫向： 22 max 22 3.14 750 104.3111050.762025 6060 0.1 Ka n MJcm t 2.6.2.2 空載摩擦力矩 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-27） i LfG Mkf 2 0 P38 式中：為運動部件的總重量；為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； 齒輪傳動降速比；為傳動系數(shù)G f i 總效率，取0.8；為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程。 0 L 縱向：cmMkf 028 . 0 18 . 014 . 3 2 4 . 0004 . 0 8 . 99 橫向：cmMkf 084 . 0 18 . 014 . 3 2 4 . 0004 . 0 8 . 927 2

41、.6.2.3 附加摩擦力矩 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)公式（2-28） 2 0 0 0 1 2 i LF M YJ P38 式中：為滾珠絲杠預(yù)緊力；為滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，現(xiàn)取0.94。 YJ F 0 0 縱向：cmM 694 . 0 94 . 0 1 18 . 014 . 3 2 4 . 0846.74 2 0 橫向：cmM 694 . 0 94 . 0 1 18 . 014 . 3 2 4 . 0140.75 2 0 所以，伺服電機所需空載啟動力矩： 縱向：=0.3597N.m 0 35.24650.0280.69435.9685 KqKaKf MMMMcm 橫向：=0.5154N.m 0

42、50.76200.0840.69451.54 KqKaKf MMMMcm 初選電機型號應(yīng)滿足伺服電機所需空載啟動力矩小于伺服電機名義啟動轉(zhuǎn)矩，即 見機電綜合設(shè)計指導(dǎo)P40 mqKq MM 從上式可知，縱向和橫向的電機初步滿足要求。 3伺服電機控制原理 3.1 交流伺服電機介紹 交流伺服電機一般由永磁同步電機、轉(zhuǎn)子位置傳感器、速度傳感器組成，交流伺 服電機和它的驅(qū)動器組成一個伺服系統(tǒng)。早期的交流伺服系統(tǒng)是一個典型的速度閉環(huán) 系統(tǒng)，伺服驅(qū)動器從主控制系統(tǒng)接收電壓變化范圍為的速度指令信號。 max U max U 電壓從變化到的過程中，伺服電機可實現(xiàn)從反轉(zhuǎn)最高速變化到零，然后再 max U max

43、U 變化到正轉(zhuǎn)最高速。但是，這種交流伺服系統(tǒng)只能實現(xiàn)對速度的閉環(huán)控制，還不能直 接實現(xiàn)對位置的閉環(huán)控制。要實現(xiàn)對位置的閉環(huán)控制，必須在電機和控制系統(tǒng)之間構(gòu) 成一個位置環(huán)。 為了適應(yīng)數(shù)字化控制的發(fā)展趨勢，國外一些廠家在九十年代初相繼推出了帶位置 環(huán)的全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。不僅可以進行位置的閉環(huán)控制，還使得交流伺服電機可 以象伺服電機一樣易于控制，上位控制器可以是運動控制器、PLC 或者直接是 PC 機等。 3.2 交流伺服電機的控制模式 以日本山洋公司的 Q 系列交流伺服系統(tǒng)為例，介紹這種交流伺服系統(tǒng)的控制原理。 這種伺服系統(tǒng)可在驅(qū)動器中由參數(shù) Pr02 設(shè)置為位置、速度和轉(zhuǎn)矩三種控制模式，現(xiàn)分

44、 述如下。 3.2.1 位置控制模式（Pr02=0） 當(dāng)伺服系統(tǒng)處于位置控制時，控制系統(tǒng)給伺服驅(qū)動器的信號是脈沖和方向信號。 這一點和伺服電機的控制方式類似。其接口電路如圖 3-1 所示。 PULS1 PULS2 SIGN1 SIGN2 脈沖輸入 方向輸入 驅(qū)動器 內(nèi)部 驅(qū)動器 內(nèi)部 圖 3-1 交流伺服系統(tǒng)位置控制接口電路 指令脈沖的輸入方式可分為以下三種： 1正交脈沖指令 頻率相同但相位相差 90的 A、B 兩相脈沖分別從 PULS1、PULS2 和 SIGN1、SIGN2 送入伺服驅(qū)動器。A、B 兩相脈沖的頻率控制電機轉(zhuǎn)速；脈沖數(shù)控制電機的角位移。 2CW/CCW 脈沖指令 即單脈沖工作

45、方式。脈沖信號通過 PULS1、PULS2 進入驅(qū)動器，則電機按 CW 方向 旋轉(zhuǎn)。若通過 SIGN1、SIGN2 進入驅(qū)動器，則電機按 CCW 方向旋轉(zhuǎn)。脈沖頻率控制電機 的旋轉(zhuǎn)速度，脈沖數(shù)控制電機的角位移。 3脈沖+方向指令 脈沖信號從 PULS1、PULS2 進入驅(qū)動器，脈沖頻率控制電機轉(zhuǎn)速，脈沖數(shù)控制電機 的角位移。方向信號從 SIGN1、SIGN2 進入驅(qū)動器，高低電平控制電機的轉(zhuǎn)向。 3.2.2 速度控制模式（Pr02=1） 在速度控制模式中，上位控制系統(tǒng)通過 SPD、GND 引腳給伺服驅(qū)動器輸入一個 10V10V 的模擬電壓，即可控制電機實現(xiàn)從負(fù)向最大轉(zhuǎn)速到正向最大轉(zhuǎn)速之間的 速

46、度變化。電機轉(zhuǎn)速和指令輸入電壓之間呈線性關(guān)系。 nV 速度指令除了可以由外部模擬電壓來輸入外，還可以在驅(qū)動器內(nèi)部用四個參數(shù)設(shè) 置四種內(nèi)部速度。通過驅(qū)動器的兩個開關(guān)輸入信號的四種狀態(tài)組合選擇其中一種。驅(qū) 動器可由內(nèi)部參數(shù) Pr52 對外部速度指令進行零漂調(diào)整。本文中的運動控制器就是采用 速度控制方式對伺服驅(qū)動器進行控制的。 3.2.3 轉(zhuǎn)矩控制模式（Pr02=2） 通過外加10V10V 的電壓，即可控制電機的轉(zhuǎn)矩，與速度控制相似。電機的額定 轉(zhuǎn)矩和輸入電壓之間呈線性關(guān)系，直線斜率可用驅(qū)動器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置。伺服電機工作 在轉(zhuǎn)矩控制模式時，應(yīng)限制其最大轉(zhuǎn)速，以免驅(qū)動器產(chǎn)生過速報警。 3.3 伺服電機的

47、 PID 調(diào)節(jié)方案 圖 3-2 是運動控制器采用的 PID 調(diào)節(jié)原理框圖，虛線框中的速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào) 節(jié)器的功能由電機驅(qū)動器完成。電流環(huán)用來提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，增強系統(tǒng)抗干 擾能力。速度環(huán)用于根據(jù)指令速度調(diào)節(jié)伺服電機的實際轉(zhuǎn)速，在山洋伺服電機中，參 數(shù) Pr11 和 Pr12 分別設(shè)置其速度環(huán)增益和積分時間常數(shù)、位置環(huán)包括位置 PID 調(diào)節(jié)和 速度、加速度前饋，由運動控制器底層程序完成，可根據(jù)位置偏差調(diào)節(jié)電機的指令速 度，實現(xiàn)精確定位、回零等；輸出飽和控制主要在軟件中實現(xiàn)，可保證輸出電壓不會 超過設(shè)定范圍；靜差補償則可以消除由于放大器的零點漂移帶來的偏差。速度環(huán)和電 流環(huán)分別在速度控制模

48、式和轉(zhuǎn)矩控制模式下發(fā)揮作用，因此在運動控制器采用的速度 控制模式中，主要由速度環(huán)和位置環(huán)構(gòu)成雙閉環(huán)。 設(shè)為 D/A 轉(zhuǎn)換器的指令速度輸出值，為第個采樣時刻的位置偏差， n U n En 為第個采樣時刻的指令位置，為第個采樣時刻實際位 nett P)( arg n nactual P)(n 置，為第個采樣時刻累積誤差值，為當(dāng)前目標(biāo)速度，表 n n En ett V argett ACC arg 示當(dāng)前目標(biāo)加速度，表示電機靜差補償，則：B nactualnettn PPE)()( arg BKACCKV EK KEEKEU affettvffett n ni dnnpnn argarg1 256

49、)( 其中，分別表示比例增益、積分增益、微分增益、速 affvffdip KKKKK, 度前饋增益和加速度前饋增益?？刂谱饔玫膹娙跞Q于比例增益，它相當(dāng)于系統(tǒng)的剛 度，比例增益越大，調(diào)節(jié)速度越快，但會增加系統(tǒng)的超調(diào)。積分調(diào)節(jié)的作用是消除系 統(tǒng)輸出的靜差，但會降低系統(tǒng)響應(yīng)速度，增加系統(tǒng)輸出的超調(diào)。微分調(diào)節(jié)的作用是阻 止偏差的變化，偏差變化越快，微分調(diào)節(jié)器的輸出也越大，因此微分作用的加入將有 助于減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。速度前饋和加速度前饋可以提高系統(tǒng)的 跟蹤性能，減小跟隨誤差。圖 3-3 是用在有前饋和無前饋的情況下用 Matlab 進行的圓 弧插補跟隨誤差比較?？梢钥闯?，在無前饋的

50、情況下，電機跟隨誤差從開始的 63 個脈 沖在 0.137 秒后上升到 114 個脈沖，隨后作類似余弦曲線的變化。引入前饋后，跟隨 誤差從開始的 63 個脈沖迅速上升到 109 個脈沖，然后逐漸下降，在大約 0.2 秒后穩(wěn)定 圖 3-2 PID 調(diào)節(jié)原理框圖 在2 個脈沖之間。速度和加速度前饋的引入大大減小了系統(tǒng)的跟隨誤差。 編碼器可以把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，主要分為光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式。數(shù) 控系統(tǒng)中主要使用體積小、精度高、工作穩(wěn)定可靠的光電脈沖編碼器。光電脈沖編碼 器分為增量式脈沖編碼器和絕對式脈沖編碼器。絕對式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂 貴，實際應(yīng)用中，增量式脈沖編碼器應(yīng)用更為廣泛。

51、增量式脈沖編碼器一般產(chǎn)生 A+、A-、B+、B- 、C+、C-、三對差分信號，差分信號 處理電路可以將三對信號進行整形、放大轉(zhuǎn)變成 A、B、C 三相信號。每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個 C 相（Index）脈沖，用來產(chǎn)生機床的基準(zhǔn)點。通常，數(shù)控機床的機械原點與各軸的脈沖 編碼器發(fā) C 脈沖的位置是一致的，通過 Home+Index 回零實現(xiàn)。A 相和 B 相信號則由兩 組近似正弦波、相差為的信號轉(zhuǎn)變成兩組相差為 90的正交編碼脈沖，相角超前90 與滯后對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)向，頻率對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速，脈沖數(shù)對應(yīng)電機的角位移。正交編碼 脈沖由 4 倍頻電路產(chǎn)生 4 倍頻脈沖信號，再通過增減計數(shù)器對 4 倍頻脈沖信號進行計 數(shù)，

52、可以方便得獲取電機的實際位置。同時，通過 M/T 測速法，根據(jù)在一個伺服周期 (s)內(nèi)電機轉(zhuǎn)過的脈沖數(shù)(pulse)可以計算得到電機的轉(zhuǎn)速。如對于一個TN 2000pulse/r 的增量編碼器的伺服電機，其速度(RPM)計算方法為：V 60 RPM 2000 4 N V T 圖 3-3 跟隨誤差比較 4運動控制卡控制原理 運動控制器由基卡和接口卡組成，如圖 4-1 所示。單卡可以同時控制 1-4 軸伺服 電機的運動。基卡集成了 PC 機與 DSP 通信電路，DSP 輔助電路，存儲器擴展電路， CPLD 譯碼、中斷、正交編碼處理電路，控制電壓轉(zhuǎn)換電路等。接口卡通過 62 針接頭與 基卡相連。伺服

53、使能、報警清除等輸出信號經(jīng)過光電隔離后通過 25 針接頭對電機進行 控制或者連到 I/O 端子排進行輸出；伺服電機編碼器反饋信號經(jīng)過差分處理和光電隔 離后輸入基卡，伺服使能、伺服報警信號，回零信號、限位信號和通用 I/O 信號等也 通過光隔進行輸入輸出。 運行過程中，PC 機把粗插補的數(shù)據(jù)通過 PC 機與 DSP 通訊電路傳遞給 DSP 進行時間 分割精插補。在每一個伺服周期中，CPLD 器件 EPM7128 和 DSP 各處理兩路反饋的正交 編碼信號進以獲取實時位置和速度，DSP 進行參數(shù)曲線的自適應(yīng)插補計算出理論插補位 置，并與實際位置進行比較獲取偏差值，以此作為輸入基于速度和加速度前饋進

54、行 PID 調(diào)節(jié)，計算獲得速度控制量，產(chǎn)生的輸出信號經(jīng) DAC7625 進行數(shù)模轉(zhuǎn)換及放大電路放 大后將模擬電壓量送伺服驅(qū)動器以控制電機。外部的伺服報警信號、通用輸入信號、 回零信號、限位輸入信號在 CPLD 中進行邏輯運算后輸入 DSP 的 XINT1，只要有一個信 號輸入就引起中斷，由中斷處理程序進一步判斷后做出相應(yīng)處理。 DSP TMS320LF2407 核心處理芯片 擴展 RAM 伺 服 電 機 2 CPLD 譯碼、中斷 編碼器處理電路 JTAG 下 載口 電源管理 /時鐘 圖 4-1 控制器原理框圖 PC-DSP 通訊電路 控控制制器器基基卡卡 差分 信號 處理 光電 隔離 電平 轉(zhuǎn)

55、換 電源輸入 控制 電壓 轉(zhuǎn)換 62 針 接 頭 62 針 接 頭 25 針 接 頭 2 I/O 端子排 通用 I/O 限位 信號 回零 信號 外部 電源 接接 口口 卡卡 4.1DSP 芯片 TMS320LF2407 介紹 隨著微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器（DSP）的性價比的提高，它們越來 越多地在運動控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。現(xiàn)在，工程師們可以利用不斷發(fā)展的控制技術(shù)和 高性能的處理器設(shè)計數(shù)字控制系統(tǒng)，這種控制理論和實現(xiàn)手段的并行發(fā)展使得許多復(fù) 雜而有效的控制算法能迅速地用到實際生產(chǎn)過程中。尤其是 DSP 器件的優(yōu)越性能，以 及各 DSP 廠商不斷推出針對運動控制的 DSP 芯片，使得 DS

56、P 成為復(fù)雜運動控制系統(tǒng) 和高性能運動控制器中的首選器件。 TMS320LF2407 器件是美國 TI 公司開發(fā)的面向電機控制的低成本、高性能的 DSP 器件，是本運動控制器的核心。其指令周期只有 33ns，可以很好地滿足系統(tǒng)的實時性 要求，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法29。 它在單片處理器中集成了高性能的 TMS320CxLP DSP 內(nèi)核（運算能力為 30 MIPS） 、為電機控制而優(yōu)化的事件管理器及 PWM 輸出接口、可同時完成采樣的雙工 A/D 轉(zhuǎn)換器、并行的電機電流讀數(shù)轉(zhuǎn)換與通訊、Flash 存儲器或 ROM 程序存儲器，還 包括同步、異步串行外設(shè)接口、比較單元、通用定時器及與光電編碼器接

57、口的編碼單 元等資源。這種高度集成的單片數(shù)字控制方案比現(xiàn)存的多片方案具有更高的電機驅(qū)動 能力及更低的系統(tǒng)費用30。 與本運動控制器相關(guān)的的 TMS320LF2407 資源介紹如下： 1采用高靜態(tài) CMOS 技術(shù)，使得供電電壓降為 3.3V，減小了控制器的功耗； 30MIPS 的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到 33ns(30MHz)，從而提高了控制器的實時控制 能力。 2基于 TMS320C2xxDSP 的 CPU 核保證了 TMS320LF240X 系列 DSP 代碼和 TMS320 系列 DSP 代碼兼容。 3片內(nèi)高達 32K 字的 FLASH 程序存儲器，高達 1.5K 字的數(shù)據(jù)/程序 RAM

58、，544 字雙口 RAM（DARAM）和 2K 字的單口 RAM（SARAM） 。 4兩個事件管理器 EVA 和 EVB，每個包括：兩個 16 位通用定時器；8 個 16 位 的脈沖調(diào)制（PWM）通道。它們能夠?qū)崿F(xiàn)：三相反相控制；PWM 的對稱和非對稱波 形；當(dāng)外部引腳 PDPINTx 出現(xiàn)低電平時快速關(guān)閉 PWM 通道；可編程的 PWM 死區(qū)控 制以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖；3 個捕獲單元；片內(nèi)光電編碼器接口電路；16 通道 A/D 轉(zhuǎn)換器。事件管理器模塊適用于控制交流感應(yīng)電機、無刷直流電機、開關(guān)磁 阻電機、伺服電機、多級電機和逆變器。 5擴展的外部存儲器（LF2407）總共 192K

59、字：64K 字程序存儲器；64K 字?jǐn)?shù)據(jù) 存儲器；64K 字 I/O 尋址空間。 6看門狗定時器模塊（WDT） 。 7基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。 8高達 40 個可單獨編程或復(fù)用的通用輸入/輸出引腳（GPIO） 。 95 個外部中斷（電機驅(qū)動保護、復(fù)位和兩個可屏蔽中斷） 。 電源管理器包括 3 種低功耗模式，并且能獨立將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗模式。 4.1PCI 總線與 DSP 通訊電路 4.2.1 PCI 總線接口電路 PCI 總線接口電路大體有兩種實現(xiàn)方法。 1用可編程邏輯器件 CPLD 或 FPGA 實現(xiàn)通用 PCI 接口。這樣做也有兩種選擇。一 個是買 IP 宏，并根據(jù)應(yīng)用的需要來裁剪 IP

60、 宏并與相關(guān)應(yīng)用電路燒入 CPLD 或 FPGA 中。 另一種是采用類似于 QuickLogic 公司的一次性可編程芯片來處理，每片可編程芯片內(nèi) 都內(nèi)嵌 PCI 接口電路，也可根據(jù)應(yīng)用的需要來裁剪燒寫，但只能燒寫一次。采用可編 程邏輯器件的優(yōu)點主要有：PCI 接口可以根據(jù)插卡功能進行最優(yōu)化的電路設(shè)計，而不必 實現(xiàn)所有的 PCI 總線的功能，節(jié)約系統(tǒng)的邏輯資源；可以將 PCI 插卡上的其它用戶邏 輯與 PCI 接口邏輯集成在一塊芯片上，實現(xiàn)緊湊的系統(tǒng)設(shè)計；當(dāng)系統(tǒng)升級時，只需對 可編程邏輯器件重新進行邏輯設(shè)計，而無須更改 PCB 板。但是，采用可編程邏輯器件 由于要買 IP 宏，而一個 IP 宏少