摘要：以CH365型PCI总线接口和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控制工程网版权所有，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

    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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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

    目前控制工程网版权所有，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控制工程网版权所有，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www.cechina.cn，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。