基于 PCI 总线的四轴运动控制卡的研制

 

摘要：本文介绍了一种采用 PCI 专用接口芯片 PCI9052 作为 PCI 总线与运动控制芯片 MCX314as
的接口桥，实现 4 轴运动控制卡的硬件设计方法。首先给出了运动控制卡的总体结构，PCI 总线
接口规范、局部总线接口电路、MCX314as 的信号接口电路。然后，给出了 PCI9052 板卡 ISA 模式
下双片选的配置方法。最后，给出了用 DriverStudio 开发 WDM 驱动程序的方法。 

关键词：运动控制卡; PCI9052; PCI 总线; MCX314as; WDM

1.引言

　　本项目是用于华南理工与广东风华集团合作的动臂式贴片机（也称拱架型贴片机）的拾取

/

贴装头的四轴控制，

X，Y 轴为水平面方向运动，Z 轴为拾取/贴装头拾取、贴装芯片方向运动

U 轴为调整芯片角度方向旋转运动[7]。

　　根据项目要求，采用

MCX314as 为运动控制核心，上位机只需将运动参数写入 MCX314as

的寄存器，各种复杂的运动控制，插补计算均由

MCX314as 完成，极大地提高了运算和控制速

度，通过

PCI9052 为 PCI 桥接口与计算机通信，完成了 4 轴伺服/ 步进电机控制，实现位置，速

度，加速度控制和直线、圆弧插补的功能。

2.运动控制卡的硬件结构

　　运动控制卡的硬件结构主要是由

PCI 接口芯片 PCI9052、运动控制芯片 MCX314as 以及相应

的光耦隔离、差动传输等电路组成，如图

1。其中,DB 代表数据总线,AB 代表地址总线,CB 代表控

制总线

,轴输出为四个轴的输出脉冲，I/O 为输入输出控制信号等。

　　

2.1 PCI 总线接口

　　

PCI 局部总线是一种独立于处理器的高性能、低成本、开放型总线，它的这些优点，使其得

到迅速普及和发展，并成为事实上的微型机的总线标准，而且在嵌入式计算机和工业控制计算
机方面得到广泛的应用。它可分为

32 位数据/地址复用总线和 64 位数据/地址复用总线两种，总

线的速度分为最高达

33MHz 和 66MHz 两种。数据传送速度最高可达 528MB/s [2]。我们采用的是

32 位总线，33MHz 的速度。

　　目前实现

PCI 接口的方案可分为使用 CPLD 和使用专用芯片两种。使用 CPLD 实现 PCI 接口

比较灵活，但实现起来复杂。采用专用芯片可以降低设计难度，缩短开发时间。因此，我们采用
PLX 公司的 PCI9052 专用芯片来实现 PCI 总线接口。总线接口见文献[1]（21 页）。