| 摘要 | 第10-11页 |
| ABSTRACT | 第11-12页 |
| 第1章 绪论 | 第13-21页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第13-14页 |
| 1.2 研究现状 | 第14-19页 |
| 1.2.1 传统运动控制系统 | 第14-16页 |
| 1.2.2 现场总线与工业以太网 | 第16-17页 |
| 1.2.3 EtherCAT总线及其运动控制系统 | 第17-19页 |
| 1.3 主要研究内容及结构安排 | 第19-21页 |
| 第2章 系统总体方案设计 | 第21-33页 |
| 2.1 系统整体结构设计 | 第21-23页 |
| 2.1.1 EtherCAT总线多轴运动控制系统结构设计 | 第21-23页 |
| 2.1.2 RS485总线多轴运动控制系统结构设计 | 第23页 |
| 2.2 运动控制板方案设计 | 第23-27页 |
| 2.2.1 功能目标制定 | 第23-24页 |
| 2.2.2 架构设计 | 第24-25页 |
| 2.2.3 主芯片选型 | 第25-26页 |
| 2.2.4 通信方案设计 | 第26-27页 |
| 2.3 总线协议介绍 | 第27-32页 |
| 2.3.1 EtherCAT总线与CiA402协议 | 第28-31页 |
| 2.3.2 RS485总线与Modbus协议 | 第31-32页 |
| 2.4 本章小结 | 第32-33页 |
| 第3章 控制板硬件设计 | 第33-51页 |
| 3.1 硬件设计方法与开发平台 | 第33-34页 |
| 3.2 控制板顶层原理图设计 | 第34-35页 |
| 3.3 ARM模块电路设计 | 第35-37页 |
| 3.4 FPGA模块电路设计 | 第37-38页 |
| 3.5 通信接口设计 | 第38-40页 |
| 3.5.1 FSMC接口设计 | 第38-39页 |
| 3.5.2 EtherCAT接口设计 | 第39页 |
| 3.5.3 485 总线接口电路设计 | 第39-40页 |
| 3.6 伺服接口设计 | 第40-43页 |
| 3.6.1 脉冲输出接口设计 | 第40-41页 |
| 3.6.2 编码器输入接口设计 | 第41-42页 |
| 3.6.3 伺服I/O接口设计 | 第42-43页 |
| 3.7 通用I/O接口设计 | 第43-46页 |
| 3.7.1 I/O输入接口设计 | 第43-44页 |
| 3.7.2 扩展LED电路设计 | 第44-45页 |
| 3.7.3 MOS管高速输出接口设计 | 第45-46页 |
| 3.7.4 固态继电器输出接口设计 | 第46页 |
| 3.8 供电电路设计 | 第46-49页 |
| 3.9 PCB设计及电路板实物调试 | 第49-50页 |
| 3.10 本章小结 | 第50-51页 |
| 第4章 FPGA内部模块设计及其仿真 | 第51-73页 |
| 4.1 设计方法与开发平台 | 第51-52页 |
| 4.2 FPGA顶层设计 | 第52-56页 |
| 4.2.1 顶层结构设计 | 第52-53页 |
| 4.2.2 时钟网络设计 | 第53页 |
| 4.2.3 顶层寄存器映射 | 第53-56页 |
| 4.3 FSMC通信模块设计 | 第56页 |
| 4.4 轴控制模块设计 | 第56-67页 |
| 4.4.1 加减速算法分析 | 第57-59页 |
| 4.4.2 减速点计算模块 | 第59-61页 |
| 4.4.3 PP模式控制模块 | 第61-63页 |
| 4.4.4 CSP模式控制模块 | 第63-64页 |
| 4.4.5 DDS脉冲发送模块 | 第64-65页 |
| 4.4.6 逻辑位置计数模块 | 第65-66页 |
| 4.4.7 编码器反馈模块 | 第66页 |
| 4.4.8 轴控制模块仿真 | 第66-67页 |
| 4.5 I/O输入及LED扩展模块 | 第67-70页 |
| 4.5.1 I/O输入滤波模块 | 第67-68页 |
| 4.5.2 外部扩展LED控制模块 | 第68-70页 |
| 4.6 Tcl引脚分配脚本编写 | 第70-71页 |
| 4.7 本章小节 | 第71-73页 |
| 第5章 系统软件开发 | 第73-87页 |
| 5.1 EtherCAT主站平台搭建 | 第73-76页 |
| 5.1.1 主站平台选择 | 第73-75页 |
| 5.1.2 在CoDeSys中添加EtherCAT主站 | 第75-76页 |
| 5.2 设备描述文件编写 | 第76-78页 |
| 5.3 触摸屏组态开发 | 第78-82页 |
| 5.3.1 创建Modbus RTU通道 | 第79-80页 |
| 5.3.2 触摸屏界面开发 | 第80-82页 |
| 5.4 ARM程序开发 | 第82-86页 |
| 5.4.1 FSMC通信程序开发 | 第82-83页 |
| 5.4.2 EtherCAT从站程序开发 | 第83-85页 |
| 5.4.3 Modbus通信程序开发 | 第85-86页 |
| 5.5 本章小结 | 第86-87页 |
| 第6章 实验测试 | 第87-97页 |
| 6.1 实验平台 | 第87-89页 |
| 6.1.1 EtherCAT总线运动控制系统实验平台 | 第87-88页 |
| 6.1.2 RS485总线运动控制系统实验平台 | 第88-89页 |
| 6.2 功能实验测试 | 第89-93页 |
| 6.2.1 运动控制板FSMC通信可靠性测试 | 第89-90页 |
| 6.2.2 EtherCAT总线运动控制系统功能实验 | 第90-92页 |
| 6.2.3 RS485总线运动控制系统功能实验 | 第92-93页 |
| 6.3 运动控制系统应用测试 | 第93-96页 |
| 6.4 本章小节 | 第96-97页 |
| 第7章 结论与展望 | 第97-99页 |
| 7.1 论文工作总结 | 第97-98页 |
| 7.2 展望 | 第98-99页 |
| 附录 | 第99-101页 |
| 参考文献 | 第101-105页 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 | 第105-107页 |
| 致谢 | 第107页 |
