随着微电子技术、自动控制技术和计算机技术的发展,运动控制系统不断地向着高速度、高精度、智能化、微型化和通用化的方向发展。目前,以PC机为平台,以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流。它结合了PC机强大的信息处理能力和运动控制卡的运动控制能力,具有信息处理能力强、通用性好、开放程度高、运动控制性能强的特点。本文在对基于不同硬件平台的运动控制器进行对比的基础上,通过对运动控制技术的深入研究,设计并开发了一款基于DSP和FPGA的带PCI总线接口的四轴运动控制卡,并对其性能开展了测试工作。首先,规划了四轴运动控制卡的硬软件整体实施方案,然后对板卡硬件电路的设计进行了详细讨论,包括DSP及其外围电路、FPGA外围电路、PCI总线接口电路、外围扩展器件电路、外围接口电路等等。为了使板卡集成度高、性能稳定可靠,本设计将PCI总线控制器、硬件精插补器、编码器反馈信号处理电路、I/0信号处理电路、位置计数器和双口RAM及其控制器电路等功能模块均使用单片FPGA来进行硬件实现。另外,本设计在DSP中用C语言来分别实现了基于数字积分法的三轴直线插补算法和两轴圆弧插补算法、S形速度控制算法、梯形速度控制算法以及位置误差补偿,以提高板卡的控制精度。使用WinDriver工具开发了运动控制卡的PCI总线硬件驱动程序,并在Visual Basic环境下编写了PC上位机用户软件。最后,在完成了板卡软硬件联调的情况下,将本四轴运动控制卡用于控制松下伺服电机,试验结果验证了本四轴运动控制卡的正确性及可应用性,达到了预期要求。