运动插补控制技术作为数控技术的重要组成部分,现已得广泛的应用。目前市面上有不少功能强大的专用运动插补控制芯片,但这类芯片大都存在功能上无法自由定制,难以升级和重构的问题。本文针对当前专用运动插补控制芯片普遍存在的缺点,采用硬件逻辑知识产权(IP)核复用技术,即可编程片上系统(SOPC)方案。设计了一款基于现场的可编程门阵列(FPGA)的4轴运动插补控制芯片,该芯片能够完成任意2-3轴直线插补和2轴圆弧插补,并可实现功能上的灵活定制。围绕本运动插补控制芯片所要实现的插补控制功能,本文主要做了以下几个方面工作:首先,对运动插补控制原理做了深入研究,比较了数控技术中成熟且常用的基准脉冲和数据采样两种插补算法,并结合项目实际需要,以插补硬件逻辑IP核的设计为中心制定了总体方案。其次,引入了硬件逻辑IP核复用的思想,为轻松实现单轴运动和多轴联动插补运动提供了可能。在具体设计过程中,插补硬件逻辑IP核的各个功能均采用数字化硬件描述语言Verilog HDL进行模块化设计,包括Avalon寄存器模块、插补轨迹模块(速度控制、脉冲发生控制)、编码器反馈模块以及几个特殊功能计数器模块等;同时完成了插补硬件逻辑IP核必要的固件驱动设计,主要内容涉及粗插补算法和插补前的速度预处理过程。另外,整个设计所需的外围硬件电路十分简单,主要包含存储电路和通讯电路。最后,通过对运动插补控制芯片主要功能进行波形模拟和上位机联调得出的波形以及数据表明,插补硬件IP核逻辑设计正确,固件驱动合理,能够满足项目预期要求和指标。