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基于DSP与FPGA的运动控制器设计

何国军，陈维荣，刘小强，孙丛君

(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)

摘要：设计了一种基于DSP和FPGA的四轴伺服电机运动控制器，该控制器选用DSP与FPGA作

为核心部件。针对运动控制中的一些具体问题，如高速、高精度、实时控制等，规划了DSP的功能扩展，

在FPGA上设计了功能相互独立的四轴运动控制电路。该电路接收和处理4路编码器反馈信号；可以

处理原点、正负方向、到位以及急停等数字量输入信号；提供16路数字输入输出信号作为系统一般功

能扩充使用；具有较高的集成度和灵活性。

关键词：运动控制；伺服控制；DSP；FPGA

中图分类号：TP273文献标识码：A

DesignofmotioncontrollerbasedonDSPandFPGA

HEGuoJun，CHENWeiRong，LIUXiaoQiang，SUNCongJun

(CollegeofElectricEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)

Abstract：Thispaperintroducesafour—axisservocontrollerbasedonDSPandFPGA．ThecontrollerregardsDSPandFPGA

chipasthemainchipofhtemotioncontroller．Inallusiontosomepracticalproblemsinhtemotioncontrol，suchashighspeed，

highprecision，real-timecontrolnadSOon，thispaperplanshtefunctionsofDSPanddesignsafour--axismotioncontrollerthat

oneaxisisindependentofanotherinhteFPGA．Itcaninceptanddisposefour-wayencoderfeedbacksignals；candealwiththe

digitalinputsignals，suchasoriginsignal、directionofpositiveandnegativesignals、stopsignalandSOon．Itcanprovide16一way

digitaloutputsignalsand16digitalinputsignalstoexpandthesystemfunctions．Ithashigh—integrationandhigh-agility．

Keywords：motioncontrol；servocontrol；DSP；FPGA

运动控制技术是数控机床的关键技术，其技术水平的编码器反馈信号最高频率为4MP／s；能接收和处理4

的高低将直接影响一个国家装备制造业的发展水平。目路编码器反馈信号；可以处理原点信号、正负方向信号、

前，多轴伺服控制器越来越多地运用在运动控制系统到位信号以及急停信号等数字量输入信号；提供l6路

中，具有较高的集成度和灵活性，可实时完成运动控制数字量输出信号和16路数字量输入信号接口。运动控

过程中复杂的逻辑处理和控制算法，能实现多轴高速高制器采用DSP与FPGA芯片作为主控芯片，主要包括

精度的伺服控制。本文选用DSP与FPGA作为运动控制DSP模块、FPGA模块、FPGA外围电路模块和数字量输

器的核心部件，设计了通用型运动控制器。其中DSP用入输出接口模块。

于运动轨迹规划、速度控制及位置控制等功能；FPGA完采用基于DSP与FPGA的运动控制器，能够实时完成

成运动控制器的精插补功能，用于精