覃莉莉

（柳州铁道职业技术学院，广西 柳州545007）

［工业技术与创新］

基于SOPC技术和模糊控制理论的数控机床控制系统的设计

覃莉莉

（柳州铁道职业技术学院，广西 柳州545007）

本文提出了一种基于SOPC技术和模糊控制理论的数控机床XY工作台控制系统解决方案，通过Quartus II、Nios II IDE和SOPCBuilder等整套开发工具完成了SOPC系统的开发。

数控机床；控制系统；模糊控制理论；SOPC；Nios II

SOPC（System On a Programmable Chip），是在一块硅片上利用可编程逻辑控制技术集成整个系统的一项技术。SOPC可以用来进行电子信息处理和嵌入式系统的设计。本文设计的数控机床控制系统中是基于FPGA嵌入IP软核的应用。

一、SOPC系统的设计

SOPC（System On a Programmable Chip）利用一个芯片就可以完成全部的逻辑处理，其硬件采用FPGA。这种微处理器系统采用嵌入式的结构设计。建立在SOPC技术基础上的Nios II处理器是一种32位的RISC处理器软内核。可以完成SOPC系统开发的整套工具，目前市场上主要有Nios II IDE、SOPC Builder以及Quartus II等。

典型的Nios II的微控制器包含Avalon总线、I/O控制器、微处理器内核、定时器、存储器控制单元和必要的外围控制部分。图1所示的SOPC系统架构是基于数控机床控制系统的要求而设计的。

图1　SOPC系统架构

二、定制Nios II微控制器软核

根据数控系统的控制要求，本文对Nios II微控制器软核进行了配置。这个配置包括：中央处理器模块、SDRAM控制模块、UART控制模块、EPCS控制模块、反馈模块，频率发生控制器、RAM写入模块以及电机控制模块。

其定制过程如下：

（1）构建系统软核

在SOPC Builder界面中，根据SOPC系统架构构建系统软核，设定系统时钟频率为50MHz。本系统对要求具备高速的响应速度，因此在NiosⅡCPU的三种类型中选择快速型NiosⅡ/f的软核类型。……