基于CH365型接口和MCX314As型运动控制器的PCI总线运动控制卡设计

　　1 引言

　　随着现代科技的发展，数控技术的发展趋势是开放式数控。开放式数控系统具有即插即用、可移植性、可扩展性和可互操作性特点。PC—NC是目前比较实用的一种开放式数控系统模式，PC—NC可归纳为3种：PC板插入到NC装置中;软件NC;NC板插入到PC中。其中，第一种方案保留原有的数控系统不变，插入的PC板主要承担人一机界面、编程和通信等功能，用以提高系统开放性。此方案为目前主流数控系统厂商采用，可靠性较高但开放性有限。第二种方案的实时性对 PC的CPU要求很高。第三种方案是在PC硬件平台和操作系统的基础上，采用自主开发或购买的运动控制卡来实现数控机床所需的全部功能。其中PC进行非实时处理，实时插补控制由运动控制卡来承担，采用这种方案设计的数控系统开放性好，人一机界面灵活，非常适合非标准数控机床的开发。

　　文中给出了基于第三种方案的运动控制卡设计方案，采用CH365型PCI总线接口和MCX314As型运动控制器作为核心硬件，实现运动控制卡的4轴位置、速度、S曲线的加减速控制;直线、圆弧、位模式插补功能：自动原位搜寻功能以及4路信号输入和8路通用输出。与其他控制卡相比，其位模式插补功能、自动原位搜寻功能及电子齿轮设计最有特色。

　　2 PCI总线接口电路

　　目前，计算机总线技术已由ISA总线发展到PCI总线，PCI的含义是周边元件互连(peripheral component interconnect)。PCI局部总线是一种高性能的32位/64位地址/数据复用总线，总线时钟频率高达33MHz/66MHz，同步控制，猝发传送时数据传递速率高达132MB/s(32位)或264MB/s(64位)[1]。

　　实现PCI接口的方法有二种：使用复杂可编程逻辑器件或现场可编程门阵列(如CPLD/FPGA)和使用专用电路(如PCI9052和CH365等)。采用CPLD/FPGA实现PCI接口虽然灵活性高且性能较好，但其IP核的价格较高，而采用专用电路固然灵活性较差,但不影响其使用性能，尤其是可以利用器件生产厂商提供的配套工具，大大简化设计和缩短开发周期，从而降低开发成本。

　　目前市场上有多种PCI接口电路.国外的如PLX公司的：PCI90系列，Altera公司的eplok，AMCC公司的S5933等，这些接口电路的性能好、适应对象较广，但价格较昂贵。南京沁恒公司推出一款CH365型PCI接口电路，该器件性能完全满足PCI接口规范，虽然频率较低(16MHz)，但可满足设计需要且使用方便，价格低于国外产品，性价比高。经比较，本设计采用CH365作PCI接口器件。

　　CH365具有以下满足本运动控制卡设计的性能特点：

　　实现基于32位PCI总线的从设备接口：