dda插補法的vhdl語言描述及應用(存儲版)

　　

【正文】 YYS THEN YYDIR:=39。 IF XXS0 THEN TXS:=XXS。 END IF。利用數(shù)字積分原理構成的插補裝置稱為數(shù)字積分器，又稱數(shù)字微分處理器（Digital Differential Analyer），簡稱DDA。下面就以直線和圓弧為例，詳細介紹數(shù)字積分法在輪廓插補中的具體應用。現(xiàn)假設寄存器為N位，則其容量為 ，對應存儲的最大允許數(shù)字量為（ ）。DDA直線插補過程中使用的累加表達式為累加值=被積函數(shù)寄存器+余數(shù)寄存器一旦累加結(jié)構超過了寄存器的容量時，就產(chǎn)生溢出，發(fā)出一個脈沖信號，并控制相應的坐標軸進給一步。： 直線插補狀態(tài)圖在波形編輯窗口里，對VHDL語言程序進行仿真，：選擇“File”里的“Creact Default Symbol”即生成直線插補元件，： 本章內(nèi)容完成了以下任務：第五章 圓弧插補設計現(xiàn)以第Ⅰ象限逆圓NR1為例，說明DDA法圓弧插補的基本原理。而在圓弧插補過程中，被積函數(shù)寄存器JVX、JVY存放著動點坐標，即一個隨著插補過程不帶變化的變量。DDA圓弧插補實例DDA圓弧插補運算過程和當采用軟件插補時，如果參與積分運輸?shù)募拇嫫骶捎媒^對值數(shù)據(jù)，則DDA法插補的積分累加過程完全相同，即JR+JV=JR，只是進給脈沖的分配方向和圓弧插補動點坐標的修正有所不同。2) 從File菜單中選擇“End Time”,設置欲仿真的時間長度。 硬件總體的設計178。數(shù)字積分法的優(yōu)點是，易于實現(xiàn)多坐標聯(lián)動，較容易地實現(xiàn)二次曲線、高次曲線的插補，并具有運算速度快，應用廣泛等特點。在我的設計（論文）撰寫過程中，葛紅宇老師也等提出了寶貴的意見和建議，特向她表示深深的感謝。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。把數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的功能進行模塊化，適應了開放式數(shù)控系統(tǒng)的需要。第七章 總結(jié)與展望本課題是基于VHDL的DDA插補芯片的設計，將插補功能芯片化，提高了插補的速度，和集成度和可靠性 ，適應于逐點比較法插補的要求，本次設計采用了VHDL語言進行插補芯片的設計，本次設計完成的主要工作如下：178。在插補過程中，“+1”或者“1”修正，取決于動點所在的象限以及圓弧走向。每當X軸或Y軸產(chǎn)生一個溢出脈沖，相應的終點計數(shù)器就作減“1”修正，直到為零，表明該坐標軸已到終點，并停止其坐標軸的累加運算。第二，被積函數(shù)寄存器存放的數(shù)據(jù)形式不相同。 DDA直線插補實例 DDA直線插補運算過程 直線插補設計設直線段的起點坐標和終點坐標分別為(Xs,Ys)和（Xe,Ye），JVX、JVY為兩個北極函數(shù)器，JRX、JRY為兩個余數(shù)寄存器。獄卒點比較法一樣，DDA法也可以使用硬件邏輯器件來實現(xiàn)，這里對此就不再詳細介紹。由于式中n是累加次數(shù)，必須取整數(shù)，這樣K就必須取小數(shù)。若再假設累加器容量為一個單位面積值，則在累加過程中超過一個單位面積時立即產(chǎn)生一個溢出脈沖。第四章 直線插補模塊的實現(xiàn)數(shù)字積分法是利用數(shù)字積分的方法，計算刀具沿各坐標軸的位移，使得刀具沿著所加工的輪廓曲線運動。 IF YYS0 THEN TYS:=YYS。 對終點X軸坐標取絕對值 ELSE TXE:=XXE。139。139。039。 elsif TMP=111 then YYS=CONV_INTEGER(HDAamp。139。D)。if WR39。WR39。總線讀操作就是指CPU從存儲器或I/O端口讀取數(shù)據(jù)；總線寫操作是指CPU將數(shù)據(jù)寫入存儲器或I/O端口。VHDL要實現(xiàn)嚴格的時序邏輯關系。支持設計庫和設計的重復使用②與硬件獨立，一個設計可用于不同的硬件結(jié)構，而且設計時不必了解過多的硬件細節(jié)。 VHDL硬件描述語言硬件描述語言最早出現(xiàn)于20世紀60年代，至今在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中得以應用的HDL有百余種之多。COUNTER模塊則為對進給脈沖的計數(shù)，當計數(shù)值為某一數(shù)值時，完成插補過程。盡管軟件插補有很多優(yōu)點，但由于其插補運算是串行的，因而運算速度較低，特別是對于一些高精度、高速度的多軸數(shù)控系統(tǒng)，往往不能滿組需求。 開放化、高速化和高精度化都是現(xiàn)代計算機數(shù)控系統(tǒng)最新的發(fā)展趨勢和研究熱點。例如FANUC公司生產(chǎn)的SYSTEN5數(shù)控系統(tǒng)就是采用這種方案實現(xiàn)的。而在計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）中，既可全部由軟件實現(xiàn)，也可由軟件、硬件結(jié)合完成。1. 采用軟/硬件結(jié)合的兩級插補方案。插補周期大約在8ms左右。近年來的插補算法有改進的最小偏差法，映射法。把每次插補運算產(chǎn)生的指令脈沖輸出到伺服系統(tǒng)，以驅(qū)動工作臺運動，每發(fā)出一個脈沖，工作臺移動一個基本長度單位，即脈沖當量，脈沖當量是脈沖分配的基本單位。下面將對此進行重點介紹。而這里主要從俠義上理解，也就是利用數(shù)字化信息對數(shù)控機床軌跡和狀態(tài)實行控制，例如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機床、數(shù)控加工中心等。本論文主要介紹了DDA插補法的插補原理、芯片設計及在Maxplus2文本編輯環(huán)境下的仿真。所謂插補，就是根據(jù)零件輪廓尺寸，結(jié)合精度和工藝等方面的要求，在已知刀具中心軌線轉(zhuǎn)接點之間插入若干個中間點的過程。但是，為了避免坐標值計算過程中可能遇到的三角函數(shù)、乘、除以及開方等運算，一般都采用迭代算法，這樣也為插補的實時處理創(chuàng)造了有利條件。脈沖的累積值代表運動軸的位置，脈沖產(chǎn)生的速度與運動軸的速度成比例。這種方法是根據(jù)程編進給速度F，將給定輪廓曲線按插補周期T（某一單位時間間隔）分割為插補進給段（輪廓步長），即用一系列首尾相連的微小線段來逼近給定曲線。計算機定時對坐標的實際位置進行采樣，采樣數(shù)據(jù)與指令位置進行比較，得出位置誤差用來控制電動機，使實際位置跟隨指令位置。3. 采用單臺高性能微型計算機方案。為了進一步提高數(shù)控系統(tǒng)性能，克服其在速度和精度之間的矛盾，人們提出了如下一些切實可行的方案來加以彌補。道格拉斯公司的ActrionⅢ型數(shù)控系統(tǒng)就是一個典型的代表，它采用四個微處理器分別實現(xiàn)輸入/輸出、輪廓插補及進給速度控制功能、坐標軸私服功能、數(shù)控加工程序編程和CRT顯示功能。雖然國內(nèi)也有不少學者已經(jīng)嘗試過這種硬化實現(xiàn)技術，但一般仍是針對數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部某項功能的局部實現(xiàn)和替換，沒有站在整個系統(tǒng)的角度，按照一定的標準和規(guī)范來設計出標準的數(shù)控智能芯片，也就無法做到真正的即插即用。 本文利用FPGA 可以彌補硬件插補器的不足，是執(zhí)行速度提高，且可與運動控制部分很好的集成，制成運動控制器，實現(xiàn)高速運動控制。MAX plus是 Multiple Array Matrix and Programmable Logic User System 縮寫。迄今只有兩種HDL被IEEE列為標準，被眾多EDA工具所支持。VHDL語言與計算機語言的區(qū)別主要體現(xiàn)在：①運行的基礎不同計算機語言是在CPU＋RAM構建的平臺上運行。故，從兼容性方面考慮，數(shù)據(jù)輸入部分采用8位即可。在存儲器和外設速度較慢時，要在T3之后插入1個或幾個等待狀態(tài)TW。表示為WR下降沿， 39。 then 寫信號下降沿有效 if CS=39。 TMP:=TMP+1。 elsif TMP=101 then XXS=CONV_INTEGER(HDAamp。DDA法在插補不同象限的直線和圓弧時，其算法也有所不同，如表1。 X軸正方向進給 TXE:=XXE。039。039。 對