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硕士论文-基于USB接口的运动轨迹控制系统的研制，共67页，28647字
摘要
USB 是一种计算机与外设的接口标准，由于 USB 具有速度较快、功耗低、支持即
插即用、使用方便等优点，广泛应用于各种计算机外设。目前，如何将 USB 应用到运
动轨迹控制系统中，在国内还未得到深入研究。本论文研究了基于 USB 接口的运动轨
迹控制系统，主要内容如下：
（1）分析了运动轨迹控制系统的整体性能要求，并在比较各种运动控制系统设计
方案的基础上，选择了基于专用运动控制芯片的设计方案，同时选用了 NOVA 公司的专
用运动控制芯片 MCX312，利用此芯片的直线插补、圆弧插补和连续插补功能来实现运
动轨迹控制。
（2）比较、分析了 ISA 总线、PCI 总线和 USB 总线的特点，在此基础上，选用了
USB 总线作为运动控制卡与 PC 机的接口总线，并且选用了 Cypress 公司的 CY7C68013A
作为 USB 接口芯片。
（3）从应用的角度进行运动轨迹控制系统的硬件设计和软件设计。硬件设计包括：
USB 接口模块设计，运动轨迹控制模块设计，其他外围电路设计三大部分，并且进行了
电路的抗干扰研究和设计。系统的软件设计包括：固件程序的设计、设备驱动程序的设
计和动态链接库的设计。
（4）对设计的运动轨迹控制系统进行功能测试。测试结果表明，该运动轨迹控制
系统能够满足实际要求，并且在运行的过程中性能稳定，达到了预期的设计目标。
关键词：USB；运动轨迹；MCX312；CY7C68013A
目 录
摘要....I
英文摘要......... II
1 绪论.... 1
1.1 引言. 1
1.2 研究背景及意义... 1
1.2.1 国内外发展及研究现状.......... 1
1.2.2 国内外产品差距的分析.......... 3
1.2.3 国内外有关产品介绍... 3
1.2.4 课题的研究意义 4
1.3 本文研究的主要内容...... 4
2 系统主要性能要求和总体方案的设计... 6
2.1 系统的主要性能要求...... 6
2.2 系统的方案设计... 6
2.2.1 USB 接口模块方案的设计 ..... 6
2.2.2 运动轨迹控制模块方案的设计 ......... 7
2.2.3 外围电路模块设计....... 8
2.3 本章小节... 8
3 系统的硬件设计...... 9
3.1 系统的总体硬件结构图.. 9
3.2 USB 接口模块设计 ......... 9
3.2.1 CY7C68013A 芯片介绍.......... 9
3.2.2 USB 接口设计 . 12
3.3 运动轨迹控制模块设计 12
3.3.1 MCX312 芯片介绍..... 12
3.3.2 运动轨迹控制芯片接口设计 16
3.4 外围电路设计..... 18
3.4.1 CY7C68013A 程序存储器的设计... 18
3.4.2 电源设计.......... 19
3.5 硬件抗干扰设计. 21
3.5.1 信号传输通道的抗干扰设计 21
3.5.2 印刷电路板及电路的抗干扰设计 ... 21
3.6 本章小节.. 22
4 系统的软件设计.... 23
4.1 固件程序设计..... 23
4.1.1 CY7C68013A 固件架构和函数库... 23
4.1.2 系统固件设计. 23
4.2 设备驱动程序设计....... 28
4.2.1 设备驱动程序介绍..... 29
4.2.2 设备驱动程序.. 30
4.2.3 INF 文件 .......... 30
4.3 动态链接库程序设计.... 32
4.3.1 动态链接库介绍........ 32
4.3.2 动态链接库的设计..... 33
4.3.3 动态链接库函数......... 35
4.4 本章小节.. 38
5 系统调试..... 39
5.1 运动轨迹控制卡的功能调试 .. 39
5.2 误差分析.. 42
5.3 本章小节.. 42
6 总结与展望. 43
6.1 设计工作的总结. 43
6.2 设计的不足与改进........ 43
参考文献........ 45
附录 A：基于 USB 接口的运动轨迹控制系统实物图 47
附录 B：试验照片 ... 48
附录 C：系统电路图 ........ 49
附录 D：固件程序（主要部分）. 50
致谢..... 54
导师组意见.... 55
学位论文独创性声明.......... 56