随着PC在工业控制领域的广泛应用,基于PC的开放式数控系统成为一个研究热点。雕刻机作为一种典型的数控产品,在广告制作、模具制造、建筑装饰等行业中有着广阔的市场前景。本文结合计算机数控雕刻技术的现状和发展趋势,在分析了基于PC的雕刻机数控系统特点、模式和通讯形式的基础上,提出了一种利用“PC+USB2.0+数字脉冲伺服接口卡”的全软件型开放式数控系统体系结构,并完成了系统样机的软硬件设计、开发与测试。该全软件型雕刻机数控系统利用PC平台强大的运算能力实现数控系统的全部管理与控制功能,包括:程序管理、指令译码、粗插补运算、USB通信、OpenGL仿真和人机界面等;为简化系统与机床控制接口的连接,并获得高速的数据传输能力,系统以CYPRESS公司的EZ-USB FX2LP接口芯片实现PC与数字脉冲伺服接口卡间的USB2.0总线数据传输;与机床控制的接口是一个以大规模可编程逻辑器件FPGA为核心的数字脉冲伺服接口卡,它一方面实现与PC的USB通讯控制,包括EZ-USB数据的读写控制、跨时钟域的数据缓冲FIFO等,另一方面完成机床控制所需的精插补脉冲输出以及其它机床I/O控制功能。本系统具有结构简捷、接线方便、硬件集成度和可靠性高等特点。系统联调结果表明,该样机系统的功能和性能达到了预期设计要求。