运动控制器是运动控制系统的核心,有着广泛的应用。随着计算机技术的飞速发展,嵌入式系统采用操作系统作为软件核心已成为主流。本论文在运动控制器的软件设计方面,提出了一种基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的设计方法,从而大大提高了运动控制器的可靠性、稳定性、易扩展性和易维护性。 论文共分为7章: 第一章介绍了运动控制技术的现状,阐述了课题的由来和研究意义,并讨论了研究的内容和创新点。 第二章针对运动控制器的通用和专用的功能,进行了总体方案设计,包括系统硬件设计、软件设计和采用的算法说明。 第三章论述了运动控制器的硬件系统设计。由于本文设计的运动控制器可以同步控制四个运动轴,实现复杂的多轴协调运动,因此其核心由DSP和FPGA组成。本章以DSP和FPGA为核心,详细说明了各主要电路模块的实现。 第四章对数控系统中常用的插补算法进行了介绍,并给出了相应的程序流程图,对运动控制模式也做了说明,最后针对项目的需求提出了一种简单且实用的路径规划方法。 第五章详细阐述了基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的运动控制器的软件开发,并提出了采用缓冲机制(FIFO)的方法,有效地解决了调试过程中遇到的问题,从而提高了系统的可靠性、稳定性、易扩展性和易维护性。 第六章首先介绍了插补算法的上位机仿真软件的开发,然后介绍了上位机监控软件的开发并对机械手部分的系统联调进行了分析。 第七章对全文进行了简明的总结,并对该领域在未来的研究做了展望。 总之,本课题在理论和实践上均取得了一定的突破。在理论上,由于采用了嵌入式实时操作系统,系统软件可按照任务的方式来编写,从而将设计难点分散,简化并加快了运动控制器应用程序的开发,并可以方便的进行功能扩展;在应用上,该课题是“863”项目“赤潮浮游生物自动化分析工作站”的一部分,结合DSP和FPGA技术所设计的运动控制器在工作站的机械手控制方面取得了很好的效果。