为了提高机器人的智能化水平和作业水平,灵巧手成为机器人领域中一个重要的研究方向。结合国家“863”高技术资助项目智能机器人领域的课题“新一代五指仿人灵巧手及其协调控制的研究”,本文研制了一种基于FPGA和NIOSII双核处理器结构的控制系统。本系统中,算法计算和通信任务管理分别在两个NIOSII软核中进行处理,并实现了单个芯片上集成系统控制模块,多任务环境,以太网接口及TCP/IP协议栈, CAN、高速串行通信等功能。这种系统在结构上更为紧凑的同时,性能更为完善,并应用于新一代仿人灵巧手中,实现了灵巧手的嵌入式控制。本文首先介绍了灵巧手嵌入式控制系统的结构,包括中央控制器的设计,通信系统的设计以及整个嵌入式控制系统硬件平台的功能框架。本文所设计的中央控制器采用了双NIOSII核结构,两个处理器核之间采用一个片上双口RAM进行通信,通过硬件Mutex保护临界资源,使得两个处理器能够高效、协调的工作在一起。通过SOPC Builder工具完成了各个功能模块的综合,针对NIOSII软核处理器移植了灵巧手控制算法。灵巧手嵌入式控制系统与主机的通信使用了以太网。本文采用SMSC公司的LAN91C111以太网控制芯片,使用FPGA作为主控制器设计了以太网通信的硬件部分;软件部分引入实时操作系统MicroC/OS II和NicheStack TCP/IP协议栈,并且完成了网络初始化程序和数据传输任务程序的编写。另外,设计并实现了本系统与主机的CAN通信系统,以及手指模块与本系统的高速串行数据通信系统(PPSeCo)。最后,对所有的控制系统模块进行了测试,并通过网络进行了关节位置控制实验,验证了本系统的功能。