基于CH365型接口和MCX314As型运动控制器的PCI总线运动控制卡设计

脉冲输出的逻辑位置计算器，另一个是管理来自外部编码器脉冲的实际位置计数器；另外每个轴还有2个32位比较寄存器，用于比较逻辑位置计数器和实际位置计数器的位置大小，可作为软件限位控制。

(4)可以任选2轴或3轴，进行直线插补、圆弧插补、位模式插补驱动。插补坐标范围是从当前位置到一8，388，608～+8，388，608之间，在整个指定的直线插补范围内的插补精度是+0.5LSB．插补速度范围是1pps～4Mpps；位插补驱动可以产生任何插补曲线；同时可以进行直线插补→圆弧插补→直线插补的连续插补驱动，连续插补时最高达2Mpos。

(5)加／减速驱动的定速开始时、定速完毕时、驱动完毕时、位置计数器和比较器之间的大小关系变化时均会产生中断。此外，连续插补、位模式插补发生下一个数据请求时位置限制也会产生中断。

其他功能主要有外部信号控制的驱动操作、脉冲输出／输入方式的选择、硬件限制信号输入、紧急停止、每轴具有8个通用输出信号和4个通用输入信号、驱动状态的输出[3]。

4 控制卡系统设计

4.1控制卡硬件结构设计

控制卡硬件结构如图1所示。PCI端的主要信号有地址、数据多路复用的输入／输出信号(AD[3l-O])、总线命令和字节使能多路复用信号(CBE[3-O])、奇偶校验信号(PAR)、帧周期信号(FRAME)、发起设备准备好信号(IRDY)、目标设备准备好信号(TRDY)、初始化设备选择信号(IDSEL)、设备选择信号(I)EVSEL)、时钟输入信号(CLK)、复位信号(RST)和中断信号(INTA)。这些信号完全符合：PCI规范的要求。

控制卡本地端使用的信号主要有双向数据信号(D[7-0])，地址信号(A[14―0])，独立输出控制信号A15，I／O端口读／写控制信号(IOP_RD，IOP_WR)及中断信号(INTA)。CH365在I／O读写控制时只用到8根地址线A[7―0]。在本系统中，低4位地址信号A[3―0]作为MCX314As中寄存器的地址信号直接连到MCX314As，高4位A[7―4]作为译码电路的输入信号来产生MCX314As的片选信号，A[14―8]空闲不用，独立输出控制信号A15作为控制是否启用电子齿轮电路的选通开关信号。

对于MCX314As，其RSq、端与CH365共用，该输入把：MCX314As的RESETN置为低电平且大于4周期以上时，执行复位。CS端为MCX314As的片选信号，由CPLD中的译码电路模块产生。H16L8端接地，设置电路处于8位数据总线访问方式，这是因为CH365的数据传输是8位。也正因为这样，本系统只用到MCX314As的16位数据总线D[15：0]中的D[7：0]，而D[15：8]要经高电阻接至+5V。RD和WR分别为MCX314As的读、写信号线，当它们为低电平时，可以对MCX314As进行寄存器的读写操作。需要特别注意的是由于本系统采用8位数据传输，所以对于MCX314As中的16位寄存器分为高8位和低8位地址，读写操作必须访问2次。A[3：0]用来选择MCX314As的寄存器地址。BLTSYN连接MCX314As忙信号，处于低电平时不能执行写入命令。MCX-314As只有一个中断INTN，所有中断源都需进行“或运算”后输出到中断信号端口。与其他运动控制卡相比，本运动控制卡的最大特色是具有位插补功能、自动原位搜寻功能及电子齿轮设计。

与直线、圆弧插补相比，位插补不是由几个参数和指令来产生任一特定的运动控制(如直线、圆弧等)，它需要由上位机提供所有的插补数据。而这种插补模式却有很大的适应性，它对插补数据没有任何形式的限制，这无疑为实现样条插补、特殊函数曲线插补提供了方便，使得本运动控制卡在加工复杂轮廓曲线的工件时有很大的优越性，尤其适用于仿形机上的应用。由于位插补需要大量的插补数据，因此如何生成和管理这些数据就成为位插补模式应用的关键。一般来讲，插补数据都是由上位机提前生成的，这样，如何管理这些数据使其能及时写入而让插补连续进行就成为本设计系统的一个关键。针对这些数据“先进先出”的特点．本设计系统采用队列管理机制，并结合MCX314As中的堆栈计数器(SC)，利用中断不断地将插补数据写入MCX314As中的4个(正反向各2个)数据缓冲区，从而保证了位插补的连续性。位插补的终止有2种方式：向正反方向各2个缓冲区都写入l；上位机停止写入数据。

自动原位搜寻功能有助于机床快速归零到机床参考点。在此功能下，设计系统按选定轴负方向高速驱动至原点附近，然后以低速驱动直到原点信号或编码器Z信号激活而停止。再以设定的驱动速度往正方向快速归零到机床参考点。与其他控制系统的通过程序实现机制相比，该功能更为简单方便。

在3轴极坐标螺旋仿形加工中，要求其中2轴(极径、极角)按工件外形轮廓曲线联动插补。第三轴按设定的螺距跟随极角坐标轴进给。在一般三轴加工中，上位机发