数控系统普遍采用模拟电压输出来驱动伺服单元,计算机的模拟接口部分线性分立元件多、系统空间庞大、抗干扰能力较差。这些问题导致带载测试数控系统的测试结果不可靠。为了提高测试效率、合理利用空间、节省生产成本、解决测试极端情况下的机床行为和空载测试中不能检测所有部件的弊病等问题,作者对数控系统的测试装置伺服模拟器进行了深入的研究和开发。本课题利用现场可编程门阵列FPGA集成度高、体积小、低功耗、高可靠性、可以在线调试等特点和VHDL语言层次化的程序设计方法、设计灵活、修改方便、可移植性好等特点,并通过应用软硬件协同设计的方法,设计了一个基于可编程片上系统SoPC的伺服模拟单元平台。该平台能够提供运算功能和同时模拟16个伺服电机的运转,为蓝天数控系统的闭环测试提供一个可靠的测试平台。该模拟单元是一种基于高速集成电路硬件描述语言的数控测试系统,含控制信号、接收数据、数据处理及发送数据模块。根据不同控制信号,数据处理模块得到分频数据、主轴编码器输出个数和主轴编码器线数。根据数据产生主轴脉冲分频脉冲,再由分频模块控制产生4对正交的A、B脉冲,同时根据数据产生Z脉冲。通过外部的输出电路,把产生的主轴A、B、Z脉冲发送到被测的数控系统。论文首先详细介绍了数控系统。然后主要介绍了伺服模拟器的总体结构。其中伺服模拟单元的硬件结构和伺服模拟单元的逻辑设计与实现是文章的重点。在硬件电路设计部分,除了介绍了器件的功能特性外还详细说明了电路的搭建、电路模块的划分和电路的特点。在模拟单元的逻辑设计部分中对各个逻辑模块进行了详细的描述。最后给出了伺服模拟器的驱动设计以及在实际应用的结果。