基于FPGA的六维并联机构的数据采集系统设计

孙嘉霖，李艳辉，霍 琦，李 昂

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033）

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在大口径空间光学望远镜中，由于加工中存在误差，环境因素导致的材料形变，都会对望远镜的成像效果产生影响，无法达到预期的成像要求[1]。因此，为了满足高精度望远镜位姿调整的六维并联机构就应运而生，而位姿的调整需要接收6组编码器数值。

传统的系统设计将现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）与编码器端直接连接，通过BISS-C协议能够正确地接受单个编码器的数据来进行电机控制[2]。但在实际的运动控制的应用条件下，单个编码器的数据不足以反映整个运动控制系统的运动状态。因此，需要并行采集多个编码器的数据来满足对精密机械的控制[3]。而对于多路编码器的数据采集，赵洪深等[4]采用FPGA和多路选择器进行组合来进行数据采集的，但由于多路选择器的使用，丧失了编码器数据接收的实时性，无法满足电机控制过程中编码器数据实时性的要求。张立等[5]使用FPGA对多路数据进行并行采集，并用单片机进行数据处理和传输的，但针对于六足平台的控制来讲，FPGA编程的灵活性更强，更适合用来进行运动控制程序的设计开发及验证。而如果只用一片FPGA芯片进行多组编码器数据的并行处理，不仅占用了大量IO端口，增加了主控FPGA的运算量，而且由于时序信号（MA）与数据信号（SLO）差分处理，控制端与六维并联机构间连接线缆数量为24根，线缆数量较多，给整个运动控制系统增加了负担[6]。……