ARM和FPGA的接口设计 - 基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统设计（4） 嵌入式, 加速度, 机械, 接口, 数控

yuyang911220

图7所示为ModelSim对梯形加减速模块的仿真结果，可以看到插补器输出的脉冲速度曲线呈现梯形，输出脉冲的频率的大小随速度的变化而变化，实现了电机的梯形调速。

        　　
        图7 ModelSim对梯形加减速模块的仿真结果

        　　4.3.2 S形加减速
        　　S形加减速是指在加减速时，加速度导数为常数，速度曲线为S形曲线的加减速过程。通过控制加速度导数来避免加速度突变，减小加工过程中由于加速度突变引起的机械系统振动。S形曲线速度控制可以得到平滑的速度曲线，但算法复杂，运算时间长。

        　　
        图8 S形加减速曲线图

        　　S形加减速中加速度相对加速度导数的变化规律相当于直线加减速中速度相对加速度的变化规律。如图8所示为S形曲线加减速的曲线图，图中从上到下依次为速度曲线、加速度曲线以及减速度曲线。从图中可以看出，正常情况下S形加减速分为：加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段和减减速段七个阶段。加速度连续，调速光滑，不会导致驱动机构的振动和冲击。

        　　
        图9 ModelSim对S形加减速模块的仿真结果

        　　图9所示为ModelSim对S形加减速模块的仿真结果，可以看到插补器输出的脉冲速度曲线呈现梯形，输出脉冲的频率的大小随速度的变化而变化，实现了电机的S形调速。
        　　5 结束语
        　　本文给出了一种基于ARM和FPGA的开放性的嵌入式数控系统，突破了传统的计算机数控系统架构，采用ARM处理器S3C2440A和 FPGA器件XC3S25 0E和μC／OS-II嵌入式实时操作系统组成的数控系统软硬件平台，充分利用了ARM微处理器的高速运算能力与FPGA的快速配置能力，大大减少了系统的外围接口器件，并具有良好的稳定性、模块化、可扩展性、可移植性等特点，有利于实现数控系统的开放化和网络化，有效地降低了系统成本，适合我国数控系统发展的需要，具有广阔的应用前景。