数控技术是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术、自动控制技术、光机电技术、网络通讯技术等高新技术于一体的先进综合性制造技术。随着当今PC机的迅猛发展,基于PC机平台的数控系统成为目前数控系统发展的主要方向。USB作为一种新兴的计算机外围串行通信接口标准,与常用计算机接口相比,具有热插拔、即插即用、数据传输可靠、扩展方便、低成本等优点。从问世以来,就得到了广泛的应用,成为当前计算机必备的接口之一,同时也被广泛的应用于嵌入式系统设计中。课题根据数控系统的发展趋势,结合PC技术的优势,力求设计出一种先进的基于USB和PC机的数控系统。文中采用PC机+运动控制卡+执行装置的硬件体系,通过PC机上层软件提供的数字量,转化为脉冲量发送到驱动装置驱动电机,或由运动控制卡将机轴的脉冲量转化为数字量,反馈回PC机。PC机操作平台采用Linux+Rtai补丁达到一定的实时性,并通过设备驱动模块的加载卸载实现系统模块化;运动控制接口板主控芯片采用在数字通信领域应用广泛的FPGA,实现在线可编程,方便调试;PC机与运动控制单元的通信采用USB总线的方式,接线简单、稳定。整个系统力求使设计达到工业要求应有的稳定性和可靠性,满足工业环境的要求。同时,文中对USB基本原理,运动控制卡的硬件设计和制作,USB的固件程序设计,Linux下USB设备驱动程序的开发均有相应的描述,并制作了测试板,对设计完成后的数控系统做了现场运行。最后对课题工作进行了总结,提出了一些不足和有待改进的地方。本课题在目前国内USB技术应用于工业控制系统尚不成熟的情况下,做出一定的探索和研究,有一定的挑战性;同时也为今后USB技术更好的应用于数控系统,工业控制方面做一定的铺垫,有一定的实用性。