伴随现代微电子技术的进步,运动控制系统正向着开放化、智能化、集成化的方向发展。如今,方便以插卡形式嵌入PC机的运动控制器,结合PC机强大的信息处理能力和良好的开放性,被广泛应用于各种运动控制领域。本文在深入研究了运动控制技术的基础上,设计开发了一款基于PCI总线以FPGA为主控单元的运动控制卡。首先根据功能目标,规划设计了运动控制卡总体方案,对运动控制过程涉及的加减速算法、插补算法和位置伺服控制等核心算法进行了深入分析并加以改进,采用大规模可编程逻辑器件FPGA并以硬件语言VHDL/Verilog HDL编程完成了核心控制算法的硬件实现,以充分发挥硬件运算并行处理速度快的优势,并使算法拥有一定的柔性。同时,为提高控制卡的硬件集成度和可靠性,还在FPGA中实现了PCI接口、数据缓冲模块、编码器接口、数/模转换接口、输入/输出开关量接口等功能。其次,设计了运动控制卡的硬件电路,对控制卡的FPGA外围电路、PCI总线接口电路、模拟量输出电路、编码器信号输入电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论。分析了驱动开发工具Windriver的功能特点,讨论了将其用于PCI总线驱动程序开发的方法与步骤。在全面完成运动控制算法和硬件电路设计、调试的基础上,建立了相应的实验环境,进行了运动控制卡的功能测试,验证了本运动控制卡的可行性和有效性。