本文针对仿真测试转台发展需求,设计开发了一套以FPGA和DSP以及ARM作为核心器件、以实时以太网Ether CAT作为通信总线、集成了诸多接口和功能的主从模块式伺服控制器。首先全面的介绍了国内外在伺服控制器的研究现状,分析了伺服控制器的硬件构成和主要的伺服控制算法。根据转台控制系统的功能要求,提出了由轴控制器、主控制器和实时以太网总线组成的总体设计方案。其中,轴控制器以DSP和FPGA为核心器件,负责实现单个轴的闭环控制;主控制器以ARM和FPGA为核心器件,对所有的轴控制器进行配置和管理;而轴控制器和主控制器间的通信则采用实时以太网总线Ether CAT实现。然后,对轴控制器的功能需求进行了分析,考虑接口、尺寸以及电磁兼容性等要求,采用双层架构和四层PCB板结构,完成了核心控制器以及外围电路的硬件设计和制作。通过FPGA程序设计,实现了I/O读写、D/A和A/D信号转换、增量式和绝对式编码器信号处理等功能;通过DSP程序设计,实现了各种典型指令的规划、参数可灵活配置的,包含串联、前馈及限波等环节的控制算法。其次,根据主控制器配置和管理轴控制器的功能要求,设计了以ARM+FPGA为核心板,其它外围电路及接口为载板的架构方案,采用四层板实现硬件电路的设计。在硬件设计的基础上进一步开发了FPGA和ARM程序,利用ARM的FSMC实现了与FPGA的数据交互,采用嵌u C/OS-II操作系统方案进行多任务开发,实现了轴控制器的管理以及与外围设备的通信。最后,对实时以太网总线Ether CAT的软硬件进行了详细设计。Ether CAT实时以太网工业总线采用主从式控制结构,主站发送以太网帧给各个从站,从站从数据帧中抽取数据或将数据插入。主站目前采用PC机以太网卡,通过Twincat实现主站功能;从站上采用ET1100作为从站控制器,ET1100通过并行总线的方式与轴控制器相连,轴控制器中的FPGA通过CFI Controller对ET1100进行读写控制,完成Ether CAT从站的开发,实现了主站和轴控制器间的通信。与原有基于工控机的伺服控制器相比,本文实现的伺服控制器具有成本低、体积小、模块化程度高、扩展性好、实时性高,运算能力强等诸多优点,不仅可以更好的满足转台控制系统的发展和需求,也可以作为通用伺服控制器用于其它伺服系统。