基于CPLD的步进伺服控制系统中插补运算的设计

摘    要：本文首先介绍了CPLD器件EPM7128SVLC84的结构特点和编程下载电缆的制作，然后给出了步进伺服控制系统中插补运算的电路设计，最后说明了插补运算的仿真结果。该设计方法大大提高了系统的性能，同时还使设计具有了自主知识产权。

关键词：CPLD；步进伺服；插补运算

引言

步进伺服控制系统是经济型数控机床的驱动控制部分，其插补运算的实现方法将对整个伺服系统的性能产生直接的影响。通常，实现插补运算的方法有基于逻辑电路的方法、基于软件技术的方法，以及软件和硬件相结合的方法。通过对以上各种方法进行比较和分析，本文提出了基于CPLD来实现插补运算的方法。随着EDA技术和CPLD的发展，基于CPLD实现插补运算不仅可以提高插补速度，减轻主CPU的运算负担，而且能够大大提高插补运算的可靠性。

图1 ByteBlasterMV编程下载电缆

图2   步进伺服控制系统的硬件结构图

步进伺服控制系统的设计

ByteblasterMV的制作

本系统在开发过程中需要通过计算机对目标CPLD芯片进行算法程序和数据的在系统下载和调试，为此制作了JTAG方式的ByteBlasterMV编程下载电缆。该下载方式是通过计算机的打印机并行端口进行程序和数据的下载编程和调试。图1给出了JTAG方式编程下载电缆ByteBlasterMV用于进行数据转换的原理图，其中J1为与系统电路板上CPLD器件编程下载接口相连的10针插座，J2为与计算机的打印机并行端口相连的25针插座，采用74ALS244器件对从计算机并行端口接受的编程数据进行转换，转换后的数据连接到CPLD芯片的编程下载接口，从而完成对CPLD芯片的编程和调试。

硬件电路结构

图2给出了步进伺服控制系统的硬件结构图。本系统由51系列单片机87C51、键盘输入模块、串口通信模块、液晶显示模块、插补运算模块和步进电机驱动构成。由4