数字伺服装置的出现是数控技术发展史上一个重要的里程碑。与使用模拟伺服装置相比,采用新型的数字伺服装置能获得较高的加工精度和加工速度,而且控制硬件简单,系统的复杂度和成本都大大降低。 数字伺服装置得以改进和发展的关键是实现控制单元与伺服装置之间高实时性、高可靠性的数据交换,即必须为控制单元和伺服装置提供合适的数字接口。这种数字接口要和新型的智能驱动器相适应,则必须与传统的并行数据传输方式有着本质的区别。传统的并行总线在轴数小于6的小规模数控系统中得到了广泛的应用,但随着伺服驱动装置以及数控规模的不断发展,这种数据传输方式在接口复杂度、可靠性、可维护性等方面已经难以适应现代分布式数控网络的要求。研发新一代高速串行总线已经成为数控领域的新兴课题。 目前,国外各大数控公司和相关组织都已开发了几种串行通讯总线并制定了相关的协议标准,如SERCOS、MACRO、Firewire等,其中SERCOS以其优良的性能被世界众多数控系统制造商所选用。但在国内,SERCOS的推广和应用尚处于起步阶段,相关技术资料很少,国外厂商的SERCOS软硬件产品技术附加价值高,价格昂贵,不利于在国内工业自动化领域推广使用。 针对上述现状,本课题研究了一种高速串行通讯总线(SC-LINK,Serial Communication Link),用硬件描述语言和相关EDA工具对该总线的通讯协议进行了建模,确立了基于周期性数据传输的协议框架,分析并解决了协议建模过程中的一些关键性技术问题,并与SERCOS协议的相关技术和控制方式进行了对比。 此外,本课题还设计了该协议模型的验证平台,通过软件仿真和硬件验证测试该协议功能的正确性和有效性。最后,为SC-LINK设计了相关的数字接口,并在本学院的SCNC数控系统中进行了该串行通讯总线的调试与应用。