运动控制技术在工业控制等领域有着广泛的应用,基于PC的控制器发展非常迅速。本文提出了一种基于PC、以ARM微处理器为核心结构的运动控制器,通过控制器的USB主机功能实现与PC机的间接通讯,控制器使用源码公开的μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统进行多任务调度和资源管理。 在介绍了所研究课题的意义及背景后,本文首先对运动控制器的概念作了较为详细的解释,并阐述了其技术特点及应用领域。 为了选择合适的多轴控制器的中央处理器,本文在介绍了ARM微处理器性能特点的基础上,提出了将Philips公司的具有ARM内核的LPC2212确定作为控制器主控芯片,并对其功能、特点作了说明。 随后,本文构建了所设计的嵌入式多轴运动控制器系统的硬件框架。通过功能框图、特点描述,明确了设计流程。 在绘制功能原理图的基础上,通过对实验板的调试,本文将整个系统硬件的开发作了详细的说明:时钟、复位、SRAM、FLASH等芯片选型及设计;液晶显示模块及键盘的原理说明;电机驱动器输入输出接口电路的设计;CPLD的芯片的功能、选型、特点及原理图设计等。 通过对现在常用的几种嵌入式操作系统的综合比较,选择μC/OS-Ⅱ作为本系统的RTOS,详细介绍分析了μC/OS-Ⅱ任务管理、中断控制、任务间的通信等并在此基础上进行系统各模块的程序设计。 为实现运动轨迹,结合本系统硬件特点,选择快速DDA作为该运动控制器插补的算法,详细介绍了快速数字积分插补算法的特点及实现。 最后,为实现控制器与PC机的通讯,确定了USB1.1通讯接口作为通讯方式,详细分析了通用串行总线的软硬件特点,根据所要实现的嵌入式USB主机模式的需求,选择USB控制芯片SL811HS,并给出了它和主控制器的连线原理图以及USB主机的系统软件框架。