随着运动控制技术的发展,采用传统电机控制的模拟实现方式逐渐转向采用微控制器的数字实现方式,这使得诸如ARM、DSP、FPGA等微处理器在数控系统中得到了广泛的应用。本文通过深入研究现代开放式数控系统中的运动控制模式,结合当前市场主流的应用需求,提出了一种基于FPGA的硬件可重构的运动控制方式,并且摒弃传统运动控制系统中所采用的ISA、PCI、USB等通信方式,利用网络协议设计了一款全新的运动控制器。全文的研究内容涉及以下几方面:1)介绍了数控系统的发展,结合当前国内外运动控制器的研究现状,指出了在多应用、多环境的数控加工背景下,传统的运动控制器由于硬件的固化和通信方式的局限,已无法满足这种应用需求。2)制定了运动控制系统的设计方案,依据模块的实现功能,分别分析了方案中轨迹插补、网络协议、报文结构和电机控制的原理,并给出了插补算法在上位机上的具体实现和基于UDP/IP网络协议的高效稳定传输模式。3)搭建了运动控制器的硬件电路,分析了各部分模块的电路实现,给出了对应模块的原理图设计,并针对给模块电路的信号特点分析了PCB设计过程的依据。4)设计了FPGA内部的逻辑功能电路,包括UDP/IP协议的稳定传输实现,网络报文信息的处理,按键信号、手轮信号的读取,DAC模块、PWM模块的输出以及电机的运动方向检测和脉冲输出控制。最后,整合运动控制系统的硬件平台和FPGA代码,利用课题组自主研发的CNC2000数控软件进行了联合测试,将实际的测试结果和数据与理论情况进行了比对分析,验证了运动控制器设计的正确性。