运动控制就是利用某种技术,使机械设备按照一定的方式来完成某种指定轨迹的运动,而运动控制器就是对设备发出指令的器件。一般来说,运动控制器主要发出电机的控制信号,使电机按照预设的方式运转。早期的运动控制器采用模拟控制,如普通的机械式机床,这类控制器的精度低、速度慢、不可编程;现在的运动控制器已全面实现数字化,弥补了模拟运动控制器的不足。本文所设计的运动控制器采用SOPC(可编程片上系统)技术,在一片FPGA(现场可编程门阵列)芯片上实现一个完全的硬件系统,并且可以任意改写其芯片内部硬件逻辑,具有硬件可编程性。首先,选择合适的插补算法,使运动控制器能够输出直线插补信号和圆弧插补信号,利用这两种插补算法的组合可完成任意轨迹的绘制,目前运动控制器插补算法的实现主要有逐点比较法、数字积分法和最小偏差法,本文选用最小偏差法来实现运动控制器,并对最小偏差算法进行了改进,具有精度高、能实现直线、圆弧插补的优点。其次,用硬件来实现最小偏差算法,在FPGA芯片上形成一个运动控制器的IP核,并将实现的运动控制器IP核与Xilinx系列FPGA内嵌的PowerPC 405处理器及其它外设相连接,并移植Linux操作系统和编写应用层控制程序,使之成为一个SOPC系统,兼具硬件及软件可编程性。最后,待IP核各子模块设计完毕后,分析其各子模块的硬件逻辑,得出驱动方程、状态方程或真值表,来验证硬件逻辑的正确性;待IP核设计完毕后,利用ModelSim仿真软件对IP核输出的步进电机控制信号进行仿真,以验证IP核设计的正确性;在软件编写完成后,利用串口输出和开发板上LED灯的亮灭情况来验证软件系统的正确性。