基于CPLD的步進(jìn)伺服控制系統中插補運算的設計

摘    要：本文首先介紹了CPLD器件EPM7128SVLC84的結構特點(diǎn)和編程下載電纜的制作，然后給出了步進(jìn)伺服控制系統中插補運算的電路設計，最后說(shuō)明了插補運算的仿真結果。該設計方法大大提高了系統的性能，同時(shí)還使設計具有了自主知識產(chǎn)權。

關(guān)鍵詞：CPLD；步進(jìn)伺服；插補運算

引言

步進(jìn)伺服控制系統是經(jīng)濟型數控機床的驅動(dòng)控制部分，其插補運算的實(shí)現方法將對整個(gè)伺服系統的性能產(chǎn)生直接的影響。通常，實(shí)現插補運算的方法有基于邏輯電路的方法、基于軟件技術(shù)的方法，以及軟件和硬件相結合的方法。通過(guò)對以上各種方法進(jìn)行比較和分析，本文提出了基于CPLD來(lái)實(shí)現插補運算的方法。隨著(zhù)EDA技術(shù)和CPLD的發(fā)展，基于CPLD實(shí)現插補運算不僅可以提高插補速度，減輕主CPU的運算負擔，而且能夠大大提高插補運算的可靠性。

圖1 ByteBlasterMV編程下載電纜

圖2   步進(jìn)伺服控制系統的硬件結構圖

步進(jìn)伺服控制系統的設計

ByteblasterMV的制作

本系統在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要通過(guò)計算機對目標CPLD芯片進(jìn)行算法程序和數據的在系統下載和調試，為此制作了JTAG方式的ByteBlasterMV編程下載電纜。該下載方式是通過(guò)計算機的打印機并行端口進(jìn)行程序和數據的下載編程和調試。圖1給出了JTAG方式編程下載電纜ByteBlasterMV用于進(jìn)行數據轉換的原理圖，其中J1為與系統電路板上CPLD器件編程下載接口相連的10針插座，J2為與計算機的打印機并行端口相連的25針插座，采用74ALS244器件對從計算機并行端口接受的編程數據進(jìn)行轉換，轉換后的數據連接到CPLD芯片的編程下載接口，從而完成對CPLD芯片的編程和調試。

硬件電路結構

圖2給出了步進(jìn)伺服控制系統的硬件結構圖。本系統由51系列單片機87C51、鍵盤(pán)輸入模塊、串口通信模塊、液晶顯示模塊、插補運算模塊和步進(jìn)電機驅動(dòng)構成。由4