由于实验室原有的采用全软件实现的数控系统,其处理速度受到软件指令执行速度的限制,特别是在现代高速加工场合下就很难满足高速和高精度的要求,另外系统的可靠性问题,尤其是实时调度问题,无法做到硬实时。因此,随着电子技术和大规模可编程逻辑器件FPGA技术的飞速发展,许多主流运动控制卡采用以数字信号处理器(DSP)加现场可编程门阵列(FPGA)为核心的设计方案。本文提出了全新的SoftDMC运动控制器概念,即采用VHDL描述一个软的DSP核,然后将其嵌入进FPGA中作为运动控制器的核心。在此基础上,将运动控制算法移到softDMC中实现。本文在阐述插补算法的基本原理后提出了一种基于空间矢量的插补优化算法,优化算法采用全硬件实现方案,即将数控系统的插补算法(速度控制和精插补)全部在Mesa5I20运动控制卡的SoftDMC中实现,而在工业控制计算机中只需实现命令解析、任务处理、数据预处理、硬件状态的检测及处理(行程/回零开关,轴驱动器,各类IO等等)等一些功能,这样可以充分利用软硬件的资源,缩短插补周期,进而减小由插补算法的近似逼近造成的轮廓轨迹误差,有利于提高插补运算的输出精度,实现高速、高精度加工。由于工业控制计算机要与运动控制卡进行数据的通信,本论文在最后介绍了Linux系统下基于PCI总线的Mesa5I20运动控制卡驱动程序的开发。