【正文】 定義了設(shè)備的生產(chǎn)廠商，可以使用MACH芯片最初的生產(chǎn)廠商－AMD公司的ID值1022。 (2)設(shè)備ID：該值由生產(chǎn)廠商分配以識別其產(chǎn)品，可為除00000000H和0FFFFFFFFH中的任意值。 (3)命令寄存器：此寄存器控制了設(shè)備響應(yīng)PCI訪問的能力。位8在本設(shè)計中被實現(xiàn)。本設(shè)計要求實現(xiàn)對存儲空間的訪問，位1設(shè)置為1，則設(shè)備響應(yīng)PCI對存儲器訪問；位6控制了設(shè)備對奇偶校驗錯誤的響應(yīng)；當(dāng)位8被設(shè)置為1時，設(shè)備能夠驅(qū)動SERR線，0則禁止設(shè)備的SERR輸出驅(qū)動器。在這里當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，位8被設(shè)置為0。 (4)狀態(tài)寄存器：此寄存器記錄了PCI相關(guān)事件的信息。在本系統(tǒng)中，位1115被設(shè)計實現(xiàn)。位10∶9為設(shè)備選擇(DEVSEL)定時，00B為慢速，01B為中速，10B為快速，11B保留。本設(shè)計這兩位被硬件連線為01B。當(dāng)目標(biāo)設(shè)備失敗時，位11被設(shè)置為1，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)錯誤時位14置1，發(fā)生奇偶校驗錯誤時位15置1。 (5)基地址寄存器：該寄存器用來映射設(shè)備的存儲器地址空間，與設(shè)備地址空間大小相應(yīng)的低位被強(qiáng)制為0，因此在配置寫交易中，配置軟件通過對這個寄存器的所有位寫1，然后再讀出該寄存器的值來決定設(shè)備存儲器所占用的地址范圍。位0用來定義設(shè)備是存儲器映射還是I/O映射，在本設(shè)計中，位0被設(shè)為低以表明目標(biāo)設(shè)備為存儲器映射的。 如需要256字節(jié)的存儲空間，配置軟件寫入0FFFFFFFFH，本設(shè)備送出0FFFFFF00H，而配置軟件再次寫入基地址寄存器的值與本設(shè)備的0FFFFFF00H相與的結(jié)果就是基地址值，如配置軟件再次寫入0CD000000H則基地址值為0CD000000H。 (6)類代碼寄存器：這個24位的只讀寄存器用來說明設(shè)備的基本功能和它的可編程接口。這里，此寄存器被強(qiáng)制為018000H，即設(shè)備為大容量存儲控制器。 (7)首部類型寄存器：這個只讀寄存器的位0～6定義了首部格式，位7說明了設(shè)備為單功能還是多功能。首部類型1為PCIPCI橋定義，首部類型2則用于PCI CardBus橋。在本設(shè)計中寄存器被強(qiáng)制為0來顯示其為單功能設(shè)備且首部類型為0。 另外需要注意的一個信號是PAR， 它是奇偶校驗位，這個位在主設(shè)備從控制卡讀數(shù)據(jù)時候必須由控制卡驅(qū)動，任何從設(shè)備都必須實現(xiàn)這個信號，這個信號是針對CBE[3..0]和AD[31..0]求奇偶校驗！寫數(shù)據(jù)的時候4 基于FPGA的運(yùn)動控制模塊（MCM） MCM總體結(jié)構(gòu)選擇器當(dāng)前位置計數(shù)器（R10_PPC）編碼器選擇器EC_AEC_BPOUTPDIR R CP1_IO CP2_IO加減速控制電路（ADCC）變頻分配電路（VFDC）倍率因子分頻電路（MFFDC）脈沖輸出電路EC_ZORG_EC_Z用于精確回零EC_Z_C計數(shù)器RESETRDWRCSA3~A0D_IN(15~0)D_OUT(15~0)命令緩沖器狀態(tài)緩沖器R0R1R2R3R4R5R6R7R10R11R12R13R14R15R16R17與頂層設(shè)計接口和控制電路部分自動降速點(diǎn)計數(shù)器(R6_RDP)預(yù)置計數(shù)器(R0_PC)比較器LT MCM總體結(jié)構(gòu)本運(yùn)動控制卡設(shè)計為四軸卡，每個軸的所有功能完全相同，即相當(dāng)于四個完全獨(dú)立的專用運(yùn)動控制模塊[34](Motion Control Module)，為了敘述方便，下面以所設(shè)計的運(yùn)動控制模塊MCM來介紹一個軸的主要功能。，MCM采用模塊化的設(shè)計思路，從功能上大致分為以下幾部分：1. 寄存器模塊 選擇和讀寫命令緩沖器、狀態(tài)緩沖器（寫命令、讀狀態(tài)）和參數(shù)寄存器；2. 速度模式模塊 在MCM中實現(xiàn)兩種加/減速模式：梯形加/減速、S曲線加/減速模式；3. 脈沖產(chǎn)生電路模塊 包括加減速控制電路ADCC、變頻分配電路VFDC和倍率因子分頻電路MFFDC；4. 編碼器模塊 在此模塊中，對兩相編碼器反饋信號和進(jìn)行了詳細(xì)分析；5. 計數(shù)器模塊 設(shè)計了三個功能各異的脈沖信號計數(shù)器：預(yù)置計數(shù)器R0_PC、自動降速點(diǎn)計數(shù)器R6_RDP和當(dāng)前位置計數(shù)器R10_PPC；6. 操作模式模塊 實現(xiàn)了三種工作模式：連續(xù)模式、預(yù)置模式、回零模式（只使用回零信號回原點(diǎn)，以及回零信號與編碼器信號相結(jié)合實現(xiàn)高精度回零）。當(dāng)某個軸片選信號CS=’0’時，則當(dāng)前軸MCM被選中，通過接口電路，PC機(jī)可以對這個軸進(jìn)行以下操作：1. 寫命令或讀狀態(tài)，可以對選中的參數(shù)寄存器讀寫數(shù)據(jù)；2. 根據(jù)寫入的啟動模式命令，可以啟動或停止發(fā)脈沖，急?；蚓?fù)＃约巴Ｖ箷r是否輸出中斷信號；3. 確定運(yùn)動模式：常速、梯形升降速、S曲線升降速；4. 可以選擇運(yùn)動方向：正向或負(fù)向，5. 選擇輸出脈沖頻率：、或；6. 打開或關(guān)閉自動降速點(diǎn)計數(shù)器和當(dāng)前位置計數(shù)器；7. 根據(jù)寫入的控制模式命令，能夠選擇回零、減速和預(yù)置模式是否有效；8. 寫入R12和R13的參數(shù)，可以確定編碼器差分信號和的倍率因子、當(dāng)前位置計數(shù)器計數(shù)信號類型（輸出脈沖或外部輸入信號）、在自動降速模式下是否輸出中斷信號INT、設(shè)置的編碼器回零信號的計數(shù)范圍、啟動計數(shù)EC_Z信號的時刻（是打開還是的時刻）、選擇回零模式（只用信號、信號與信號相配合的高精度精確回零）等。 寄存器模塊 寄存器尋址 MCM地址分配寄存器類型A4A3A2A1A0地址范圍讀寫方式位數(shù)R01000010H讀寫32R11000111H讀寫13R21001012H讀寫13R31001113H讀寫13R41010014H讀寫16R51010115H讀寫16R61011016H讀寫32R71011117H讀寫20R101100018H讀寫32R111100119H只讀13R12110101AH讀寫24R13110111BH讀寫24R14111001CH讀寫24R15111011DH讀寫13R16111101EH只讀或讀寫24R17111111FH讀寫32，寄存器尋址分為兩大類：一類是當(dāng)A4=‘0’時選擇命令緩沖器和狀態(tài)緩沖器；另一類是當(dāng)A4=‘1’時選擇參數(shù)寄存器R0～R7和 R10～R17。當(dāng)A4=‘1’時，具體是哪個參數(shù)寄存器再由A3～A0譯碼決定。它們的具體功能和定義請參考以下兩小節(jié)。 參數(shù)寄存器參數(shù)寄存器用于存儲速度參數(shù)（脈沖頻率、脈沖輸出數(shù)等）和用于擴(kuò)展功能的設(shè)置。為了對寄存器進(jìn)行讀寫，必須先對地址總線譯碼來選擇寄存器。1. 寄存器R0，預(yù)置輸出脈沖數(shù)將輸出位置的脈沖數(shù)寫入寄存器R0。一旦輸出完預(yù)置脈沖數(shù)，MCM將停止發(fā)脈沖。2. 速度參數(shù)寄存器RRR3，脈沖頻率、把脈沖頻率、所對應(yīng)的速度參數(shù)分別寫入寄存器RRR3寄存器。在變速操作中，頻率將作為加速的起始值和減速的目標(biāo)值，而頻率或是加速的目標(biāo)值，到達(dá)高速后按此頻率常速運(yùn)行直到開始減速，使用啟動模式命令選擇脈沖頻率或。注意，實際的輸出脈沖頻率等于寄存器RRR3與寄存器R7確定的倍率因子的乘積。3. 寄存器RR5，加/減速頻率將加、減速頻率分別寫入寄存器R4和R5，在變速操作中用作加、減速頻率。注意，如果自動降速點(diǎn)設(shè)置功能有效，則將按寄存器R4中的頻率來進(jìn)行減速。4. 寄存器R6，自動降速點(diǎn)將變速或定位操作中的減速起點(diǎn)寫入寄存器R6。如果自動降速點(diǎn)設(shè)置功能無效，則將減速所需的脈沖數(shù)寫入此寄存器中；反之，則寫入0或偏移量。5. 寄存器R7，倍率因子參數(shù)將與寄存器RR2和R3相乘的倍率因子參數(shù)寫入寄存器R7，以便確定輸出脈沖頻率的大小。6. 寄存器R10，當(dāng)前位置計數(shù)器MCM有一個當(dāng)前位置計數(shù)器（控制位置的增/減計數(shù)器）。寄存器R10作為計數(shù)器允許對其進(jìn)行讀寫。7. 寄存器R11，當(dāng)前脈沖頻率監(jiān)視器此只讀寄存器允許監(jiān)視MCM正在輸出的脈沖頻率的參數(shù)。注意，被監(jiān)視的值是寫入RR2和R3寄存器中的參數(shù)，而不是這些參數(shù)與寄存器R7決定的倍率因子的乘積。8. 寄存器R1R13，擴(kuò)展功能模式1和擴(kuò)展功能模式2寄存器R12用于設(shè)置當(dāng)前位置計數(shù)器、輸出脈沖、降速點(diǎn)信號等參數(shù)；寄存器R13用于設(shè)置輸入ALM信號、Z相信號精確回零、輸入信號等參數(shù)。9. 寄存器R1R15，S曲線加/減速部分R14的低12位(D11～D00)為S曲線段長的設(shè)置值，高10位(D23～D14)作為S曲線累加器的起始值。如果想在S曲線加速過程中得到中間直線加速，則用寄存器R14的低12位(D11～D00)在加速的起點(diǎn)和終點(diǎn)設(shè)置成S曲線段。如果想在S曲線減速過程中得到中間直線減速，則用寄存器R15在減速的起點(diǎn)和終點(diǎn)設(shè)置成S曲線段。10. 寄存器R16，命令緩沖監(jiān)視器用來監(jiān)視寫入到命令緩沖器中的內(nèi)容。11. 寄存器R17此寄存器為空，用于具體領(lǐng)域時再具體設(shè)置。 命令和狀態(tài)緩沖器命令和狀態(tài)緩沖器占用相同的地址，寫操作是將命令寫入命令緩沖器中，讀操作是從狀態(tài)緩沖器中讀出內(nèi)部的實時工作狀態(tài)。1. 命令緩沖器命令緩沖器共32位，四個軸的低24包括啟動模式、控制模式、輸出模式三類命令，每軸的最高8位沒有定義，供以后其它應(yīng)用定義。為了操作MCM，需要通過32位數(shù)據(jù)總線將命令和參數(shù)寫入到命令緩沖器和參數(shù)寄存器中。MCC提供命令緩沖器來保存每類命令的內(nèi)容，并且將此保留到下一個命令寫入為止。每個命令不僅是個代碼而且還能通過位提供控制功能。寫入啟動模式命令來啟動MCM發(fā)脈沖。因此，最遲在參數(shù)寄存器設(shè)置完成后要寫入啟動模式命令。其它類型的命令可以在需要時寫入。除了命令緩沖器，MCM還提供了擴(kuò)展模式寄存器R12和R13。其它控制模式輸出模式控制模式啟動模式D31 D24D23 D16D15 D8D7 D01) 啟動模式命令（Start mode）D7D6D5D4D3D2D1D000I. 脈沖頻率選擇位D1D0D1D0對應(yīng)寄存器0XR110R211R3根據(jù)寫入D1D0的值選擇RRR3，來確定輸出的脈沖頻率。輸出脈沖頻率是這些寄存器中的參數(shù)和由R7決定的倍率因子的乘積。II. 速度模式位D2當(dāng)D2置0時， MCM將按由D1D0確定的固定頻率輸出脈沖，即常速模式。當(dāng)D2置1時，MCM輸出頻率，從開始增加到以及在停止前頻率由減小到，即變速模式。III. 啟動、停止控制位D4D3D4D3對應(yīng)功能01立即停止10MCM發(fā)脈沖11實現(xiàn)緩?fù)＃礈p速停止IV. 停止時的輸出位D5將D5置1，當(dāng)MCC停止發(fā)脈沖時，將輸出信號。將D5置0使信號復(fù)位。同樣，如果在脈沖停止時要屏蔽信號，也使D5置0。當(dāng)寄存器R12的D13置1時，在降速點(diǎn)時MCM輸出中斷信號。注意：這里的頻率、是輸出脈沖頻率（等于寄存器RRR3的頻率參數(shù)和由R7值決定的倍率因子的乘積）。2) 控制模式命令（Control mode）D15D14D13D12D11D10D9D801I. 信號控制位D8將D8置1，使處于低電平將立即終止MCM發(fā)脈沖。此功能用于回零。另外信號和Z相信號的結(jié)合使用也可實現(xiàn)回零。將D8置0，將不起作用，但可以檢查狀態(tài)緩沖器中信號置0或1的狀態(tài)。II. 信號控制位D9在變速運(yùn)動中，將D9置1，當(dāng)在移動方向上處于低電平時，輸出脈沖頻率將從FH降到FL，并且MCM將保持以頻率FL發(fā)脈沖；將D9置0，信號將不起作用。III. 預(yù)置模式操作位D10將D10置1，且需要輸出的脈沖數(shù)已寫入到預(yù)置寄存器R0中時，啟動模式命令將啟動MCM發(fā)脈沖，同時每輸出一個脈沖使預(yù)置數(shù)遞減1。當(dāng)計數(shù)器減小到0時，停止發(fā)脈沖。如果將D10置0，雖然預(yù)置計數(shù)器減小，但當(dāng)計數(shù)器減到0時MCM卻不停止發(fā)脈沖。IV. 移動方向位D11將D11置0選擇正方向運(yùn)動；置1選擇負(fù)方向運(yùn)動。V. 自動降速點(diǎn)設(shè)置位D12將D12置0，將降速點(diǎn)寫入寄存器R6中；在變速運(yùn)動時，將D12置1，在加速和以高速頻率FH輸出脈沖過程中，將自動計算降速點(diǎn)。如果寄存器R6中有數(shù)值，此數(shù)值將作為自動計算的值作為降速點(diǎn)。VI. 當(dāng)前位置計數(shù)器位D13當(dāng)D13置1，每輸出一個正向脈沖，當(dāng)前位置計數(shù)器加1；每輸出一個負(fù)向脈沖，它減1；置0，當(dāng)前位置計數(shù)器將不計數(shù)。 3) 輸出模式命令（Output mode）232221201918171611I. 脈沖輸出模式位D17當(dāng)D17置0選擇普通脈沖模式，將輸出脈沖，而PDIR腳輸出方向信號，方向信