随着数控系统的通用化和小型化,以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为核心的数控系统正成为当前数控系统的重要发展方向。一方面,以DSP作为数控系统的核心处理器,能够发挥其高速运算和编程灵活的特长,便于实现复杂的实时运动控制算法,提高系统的控制性能;另一方面,采用FPGA将大量的逻辑控制功能和外围接口电路集成在其中,可有效减小系统体积,提高数控系统的可靠性和稳定性。本文在对不同硬件平台数控系统进行比较研究的基础上,设计开发了一款以DSP和FPGA为主控单元的四轴闭环数控系统平台。首先,在需求分析的基础上规划设计了数控系统硬件方案,对DSP和FPGA外围电路、数字脉冲输出电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论,完成了系统硬件的设计制作。为提高数控系统的硬件集成度和可靠性,通过对FPGA的编程设计,在FPGA中实现了具有S形加减速的高速平稳运动控制、硬件精插补器、主轴转速控制DAC接口、编码器信号处理电路、手脉信号处理电路、数字I/O信号处理电路和双端口RAM等功能模块,并通过了调试、测试。最后,基于上述硬件平台,采用模块化程序设计方法和C语言编程完成了数控系统的部分软件设计,包括DSP端的运动控制模块测试程序和人机界面单片机控制软件,并完成系统主要功能的硬软件联调。