运动控制来源于伺服控制技术,是一种精确控制运动部件的速度、位置的技术。最初,运动控制技术主要应用在数控机床上,用于加工各种零部件所需,且通用性较差,多为单一类型机器定制开发。随着工业化的不断进步,运动控制器逐渐发展为可编程的运动控制板卡形式,在通用性上较之前有极大提高,适用范围也更加广泛,在印刷业、机械加工、工业机器人控制等各个领域都有广泛应用。随着微电子技术的不断进步,运动控制器也越来越向集成化发展。基于ARM+FPGA架构的运动控制器便是集成化发展的必然产物,ARM具有丰富的外设资源及高速的运行频率,可以简便地实现人机交互功能,FPGA由于其超强的逻辑运算能力,可以用于实现运动控制算法。本系统设计实现了一款基于ARM+FPGA架构的独立式四轴可编程运动控制器。所谓独立式是指,本系统可以独立地完成运动控制功能,而无需其他的CPU配合完成;四轴是指系统最多可以同时控制四个伺服系统一起运动;可编程是指用户可直接在本系统的CPU上编程以进行二次开发。在硬件设计上,设计并实现了基于ARM和FPGA的双核运动控制电路,包含液晶显示及触摸模块、电机驱动模块等,制作样板并完成了调试及验证工作。在算法设计上,实现了直线及曲线加减速,直线插补及圆弧插补,并经过试验测试验证其可行性。本论文设计的圆弧插补及三维直线插补算法是一个创新点,其中在圆弧插补上应用了Bresenham算法,并设计了一种基于角度最小的三维直线插补算法,以保证插补精度。在软件设计上,设计了人机交互界面及底层驱动程序、ARM和FPGA的串口通信程序、FPGA中步进电机直线及S曲线加减速算法、四轴插补运动控制算法。并设计了一整套的API控制接口,用户可在此基础上,基于自己的实际运动场合,使用C语言直接在ARM中进行程序开发,可极大地降低二次开发难度,并提高系统的可扩展性。实验结果表明,此运动控制器可以保证运行过程不失步不过冲,加减速过程平滑,在插补运动上,可以实现二维的直线、曲线插补,三维直线插补,设计的人机交互界面可方便地实现部分简单的运动控制功能,提供的API接口可以方便地根据实际的应用场合进行开发定制。