摘要：提出了一种基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统设计方案。详细介绍了ARM系统的软硬件设计，基于FPGA的硬件精插补实现方法以及数控系统的加减速控制策略。该系统将ARM运行速度快、计算精度高的优点和FPGA内部逻辑的在线可重构性等特点相结合，提高了资源利用率和实时性，增强了数控系统的灵活性。仿真和实践结果表明，整个控制系统具有实时性好、低成本、高性能等优点。
关键词：ARM;FPGA;数控系统;插补
0 引言
现有的数控系统中多采用工控机加运动控制卡的计算机数控系统方案进行运动控制器的设计。随着工控机整体功能日趋复杂，对运动控制系统的体积、成本、功耗等方面的要求越来越苛刻。现有计算机数控系统在运动控制方面逐渐呈现出资源浪费严重、实时性差的劣势。此外，数控系统的开放性、模块化和可重构设计是目前数控技术领域研究的热点，目的是为了适应技术发展和便于用户开发自己的功能。本文基于ARM和FPGA的硬件平台，采用策略和机制相分离的设计思想，设计了一种具有高开放性特征的嵌入式数控系统。该数控系统不仅具备了以往大型数控系统的主要功能，还具备了更好的操作性和切割性能，而且在开放性方面优势更为突出，使数控系统应用软件具有可移植性和互换性。
1 基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统整体方案
基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统结构如图1所示。按照模块划分的思想，本文将控制器分为人机交互、插补算法和通信三部分。系统中ARM采用三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2440A，它采用了ARM920T内核，核心频率高达400MHz。FPGA采用Xilinx公司Spartan 3E系列的XC3S250E。 |
