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

送来的加工数据都为3维增量坐标，这里的第三轴增量坐标数据由设定的螺距决定，而M(2X314As的速度是按合成速度来控制的，这样就会出现下述情况：当粗加工螺距设定很大时。第三轴数据值就大，速度分量也很大，导致其它2轴速度分量大大降低，影响加工效率与质量。考虑到这种情况，本系统基于电子随动原理设计了电子齿轮，1轴可以按设定的比率从动于其他3轴中的任意l轴(类似机械齿轮传动)，也可以解除这种从动关系的设定。在电子齿轮关系机制下，上述的3轴极坐标螺旋仿形加工就只需2轴数据，而第三轴按设定的传动比率跟随前者中的某一轴，从而理想地解决了这个难题。

为了提高反馈脉冲的分辨率，本设计系统还采用了4倍频电路设计，对电动机的编码反馈脉冲进行4倍频处理。

为了提高板卡的集成度，本系统使用VHDL硬件描述语言在(2PLD(MAX7000)中实现系统所需的一些外围电路。如地址译码(用于产生M(2X314As的片选信号)、4倍频电路、电子齿轮电路、速度倍率手轮译码等，限于篇幅，不再介绍。

系统对电机的控制脉冲由MCX314As产生，并根据需要选择是否采用电子齿轮传动方式，然后经差分驱动输出驱动器产生差分驱动输出，既可以控制数字式交流伺服驱动器，也可以控制步进电机驱动器。电机编码器反馈信号(A、B、Z)经过高速光电隔离后输入CPLD，经过4倍频后传输给MCX314As的实际位置寄存器，用于位置显示和软件限位。通用输出信号经过74LS06型输出缓冲器输出。外部反馈脉冲(如超程限位信号、原位搜索信号等)及外部手动控制信号要经过光电隔离才能输入MCX314As。

本系统采用MCX314As默认的16MHz频率作为时钟信号。该时钟决定了每个轴的正／负方向的驱动脉冲时间周期。图2示出MCX314As的时钟电路[4]。

4.2控制卡系统的软件设计

控制卡系统的软件设计主要是板卡驱动程序设计、CPLD硬件语言描述程序和MCX314As功能驱动函数设计。本系统的驱动程序主要是围绕(2H365来实现该板卡与PC的接口功能，选用DriverStudio 2.6开发工具，快速有效地开发了在Windows环境下用户级的WDM设备驱动程序，向该板卡的运用程序提供I／O基址、中断号等。CPLD硬件语言描述程序是用VHDL编写的，主要实现M(2X314As的片选信号、4倍频电路、电子齿轮电

路、速度倍率手轮译码等外围电路功能。MCX314As的功能驱动函数设计是用于MCX314As的初始化、速度和加速度设置、直线插补、圆弧插补、归零搜索(1IOME)、硬件限位、位插

补、数字信号的输入／输出和中断信号处理等功能函数设计。限于篇幅，这里只给出位插补的程序流程，如图3所示。

5 结束语

使用高集成度的MCX314As型运动控制器能实现4轴控制或3轴联动的位置、速度、加速度控制，并能实现直线、圆弧、位3种模式的连续插补，具有接口简单、易于编程、工作可靠的特点。采用CH365作为PCI―ISA的桥接口，大大简化了PCI接口的设计。与其他以DSP或微控制器为控制核心的运动控制器相比，本设计虽然在功能多样性和灵活性上不如后者，但具有可靠性高、实时性好、适合列表曲线仿型加工时犬数据量快速连续加工的特点。