应用于雕刻机领域的运动控制器目前主要有ARM与FPGA两芯片协同工作或在FPGA内嵌入IP核完成运动控制两类。两芯片协同工作会增加通信时延,影响系统工作性能且成本较高;使用现成的IP核需要向FPGA芯片生产公司付费获授权,且对FPGA芯片资源要求较高。本文针对雕刻机的运动控制,采用QuartusⅡ开发软件设计了一种基于FPGA的单芯片32位运动控制器。芯片内集成自主设计的32位CPU软核和三轴的逐点比较插补算法、梯形加减速算法。自主设计的32位CPU软核无需付费授权,采用MIPS指令集架构和五级哈佛流水线系统,能够实现取指、译码、执行、访存、回访整体流程,以及逻辑、移位、加载等7类指令。通过Modelsim仿真验证,本设计实现了CPU软核功能和五级流水线,且输出进给脉冲驱动的刀具运动轨迹贴合目标位置,梯形加减速速度模块仿真中速度曲线呈明显的阶梯型变化。本运动控制器在实际使用中可修剪和扩展,节约设计成本和时间,有效提高设计效率。