如何用FPGA实现直线插补和圆弧插补控制多轴联动？
本帖最后由 王涛 于 2017-2-18 14:01 编辑本人想做一个脱机的CNC系统用的是ARM+FPGA架构。ARM端做UI和G代码解析以及前瞻处理和路径规划，FPGA实现直线插补控制和圆弧插补控制多轴联动。现在ARM 端的程序基本OK。问题就在FPGA这边有做过的能不给点提示要怎么搞？
ARM用的是STM32F4开DSP和FPU速度感觉还可以，FPGA的DDA插补模块希望有直线插补和圆弧插补两部分，两种插补方式在一次插补过程中，只能有一种处于工作状态。直线插补能够实现3个轴的脉冲输出，完成二维或三维的直线轨迹，而圆弧插补是实现两轴的脉冲输出，实现二维的圆弧轨迹。
下面是直线插补
`timescale 1ns/100ps
module dda(s_clk,start,x_start,x_end,puls_x,sign_x,
y_start,y_end,puls_y,sign_y);
inputs_clk,start; //s_clk为时钟信号，start=1时正常运行
output reg puls_x,sign_x; //puls_x为输出脉冲信号，sign_x为工作方式信号（正转还是反转）
output reg puls_y,sign_y;
input x_start,x_end; //为输入坐标信号
input y_start,y_end;
reg coun_x=0;
reg state_x;
reg coun_y=0;
reg state_y;
parameter S0 = 1'h0,
S1 = 1'h1,
S2 = 1'h2,
S3 = 1'h3;
parameter M0 = 1'h0,
M1 = 1'h1,
M2 = 1'h2,
M3 = 1'h3;
always@(posedge s_clk)
begin
if(!start)
begin
puls_x = 0;
sign_x = 0;
state_x = S0;
if(x_end >=x_start)
begin
sign_x = 1'b1;
coun_x = x_end - x_start;
end
else
begin
sign_x = 1'b0;
coun_x = x_start - x_end;
end
end
else
begin
case(state_x)
S0:
begin
if(coun_x)
begin
coun_x = coun_x-4'b0001;
puls_x = 1'b1;
state_x = S1;
end
end
S1:
begin
puls_x = 1'b0;
state_x = S2;
end
S2:
begin
if(coun_x)
begin
coun_x = coun_x-4'b0001;
puls_x = 1'b1;
state_x = S3;
end
//else state_x <= S0;
end
S3:
begin
puls_x = 1'b0;
state_x = S0;
end
default: puls_x =1'bZ;
endcase
end
end
/*--------------Y轴方向-----------------------------*/
always@(posedge s_clk)
begin
if(!start)
begin
puls_y = 0;
sign_y = 0;
state_y = S0;
if(y_end >=y_start)
begin
sign_y = 1'b1;
coun_y = y_end - y_start;
end
else
begin
sign_y = 1'b0;
coun_y = y_start - y_end;
end
end
else
begin
case(state_y)
M0:
begin
if(coun_y)
begin
coun_y = coun_y-4'b0001;
puls_y = 1'b1;
state_y = S1;
end
end
M1:
begin
puls_y = 1'b0;
state_y = S2;
end
M2:
begin
if(coun_y)
begin
coun_y = coun_y-4'b0001;
puls_y = 1'b1;
state_y = S3;
end
end
M3:
begin
puls_y = 1'b0;
state_y = S0;
end
default: puls_y =1'bZ;
endcase
end
end
endmodule
下面为仿真效果
(原文件名:fz.JPG) lz你好，我最近也在研究这个 其实你这可以上运动控制芯片了，就是芯片比较贵。插补都可以通过查表去做，耗不了几个资源。多轴联动应该是控制轨迹吧，这个我不清楚。（PS：我也准备做一款控制系统，我前一段买了台DIY的桌面贴片机，精度惨不忍睹，准备改选成高精度全光学定位、超高速运动控制等一体化控制系统，目标是达到600PCS的贴片速度） 这个工程感觉挺大，能动很容易，但是要实现减速，插补，运动规划就难了。而且没有这些根本没多大实用价值 顶，支持你继续。 fpga 做这个是费力不讨好，插补运算要用到乘除法，挺耗资源的，做产品的话不如专用型dsp LinuxCNC之类的不是挺成熟的了吗，直接用就好了 本帖最后由 王涛 于 2017-2-22 10:37 编辑
SuBingEn 发表于 2017-2-21 18:09
LinuxCNC之类的不是挺成熟的了吗，直接用就好了
请问有在嵌入式上跑的LINUXCNC吗？有这方面的资料吗？如果有的话给个链接参考一下，谢谢。其实AVR上的GRBL就是一个很好的开源数控方案，里面就有直线和圆弧插补我移植到F4 168M上跑OS开FPU和DSP速度可以，用的是bresenham画线算法。属于软件插补，这里想用FPGA做硬件插补。 我一直反对这种折腾，根本没有意义。因为你最后还是要带上电机才有意义。先不要说插补了，怎样调试电机先要搞清楚再回过头来看插补，就会发现以前的算法比较幼稚。另外，调试这个必须要有一个平台，起码20W起步吧。因为如果你的机架不行，你电机的刚性就调不上去，调高一点都嗡嗡响。刚性调不上去你滞后就大，滞后都大了，折腾各种插补干啥。然后电机的品种那就多了去了，起码典型的十几种要试一下吧，每一种的前馈调起来都区别很大。把条件准备好了，基本在你资金完全不成问题的情况下要18个月。然后再去研究插补，否则都是纸上谈兵。 ibmx311 发表于 2017-2-22 10:41
我一直反对这种折腾，根本没有意义。因为你最后还是要带上电机才有意义。先不要说插补了，怎样调试电机先要 ...
多读点书再聊。 不就是起步走吗，你要咋地。你把你带上加减速的跑的最好的亮出来看看。 本帖最后由 王涛 于 2017-2-22 14:21 编辑
ibmx311 发表于 2017-2-22 11:18
不就是起步走吗，你要咋地。你把你带上加减速的跑的最好的亮出来看看。
最烦你这种一副高高在上不屑一顾的人 自己感觉能做的不错的，都基本是没有测试条件的。最终平台要用激光干涉仪和激光跟踪仪看。这两件买到手130多就不见了。如果只是一个齐步走根本就不用这样折腾。这两件东西我十年前就自己花钱买了。到时候就知道了，就算是两轴的直线插补不用几年你都做不好。光是测试方案，就不知道做了多少。 ibmx311是老司机 听他的没错 本帖最后由 3DA502 于 2017-2-22 12:21 编辑
王涛 发表于 2017-2-22 11:27
最烦你这种一副高高在上不屑一顾的人，这种人要么就是书读的少不知道自己不知道浮躁，要么就是岁数太小幼 ...
小屁孩
你态度不对，骂人之前至少要看看这个人发过什么帖子 grblmarlin linuxcnc 可以学习学习实用都不行 不接设备试试，都不知道问题在哪，反向间隙都有好几种方式 反向间隙肯定是都会有的，只不过设备越精密越不明显而已。全新的大畏卧加反向间隙0.5丝左右，全新的DMG5轴反向间隙也差不多是这个数。这样的数据可以补也可以不补。惯量较大的时候有微量的反向间隙不见得是坏事。这些东西都没有电机带来的危害大。就电机而言，无论其编码器吹牛逼是多好，其实装配上就不可能达到很高的形位公差，垂直度稍微差一点，就极大的恶化了定位精度，所以好一点的机器都要用光栅尺再闭环。 本帖最后由 王涛 于 2017-2-22 14:21 编辑
3DA502 发表于 2017-2-22 12:19
小屁孩
你态度不对，骂人之前至少要看看这个人发过什么帖子
看来都是老工程师了，可惜不是工程师的老师，我并没有骂人. 王涛 发表于 2017-2-22 12:37
看来都是老工程师了，可惜不是工程师的老师，我并没有骂人，什么事情喜欢习惯性否定，其实这种人已经老态 ...
我是一把年纪了，不过每天仍然在搬铁，就是这个苦逼的命，不会有翻身之日了。
不过，我一直信奉一句话，我们是绝对不可能超越前人的。
当然了，前人是一定会被超越的，但一定不是我们。 王涛 发表于 2017-2-22 12:37
看来都是老工程师了，可惜不是工程师的老师，我并没有骂人，什么事情喜欢习惯性否定，其实这种人已经老态 ...
先驱翻翻google 万方吧 DDA这个算法有讲义 灌水论文一大堆
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