01
运动控制概述
什么是运动控制 · 系统组成 · 应用领域 · 实时系统重要性
基础概念
02
核心硬件平台
MCU与DSP选型 · FPGA角色 · EtherCAT/CANopen简介
硬件选型
03
实时操作系统(RTOS)基础
任务调度 · 中断管理 · 队列/信号量/互斥锁
RTOS内核
04
运动控制算法基础
梯形/S形加减速 · PID控制 · 前馈控制
算法控制
05
位置与速度控制
三环架构 · 编码器接口 · 数据处理
伺服闭环
06
轨迹规划
直线/圆弧/B样条插补 · 前瞻算法
插补运动学
07
多轴协同控制
电子齿轮/凸轮 · Gantry同步 · 龙门控制
多轴同步
08
IO与传感器管理
数字/模拟IO · 限位/原点开关 · 光栅/磁栅尺
IO传感器
09
通信协议栈实现
EtherCAT从站 · CANopen · Modbus协议栈
协议工业总线
10
状态机与安全机制
状态机设计 · 急停 · 软/硬限位 · 报警恢复
安全状态机
11
参数管理与配置系统
EEPROM/Flash存储 · 校验 · 在线配置与掉电保存
配置存储
12
固件架构设计
分层架构(HAL/驱动/算法/应用) · 模块化 · 接口定义
架构固件
13
任务优先级与调度策略
RMS/DMS · 优先级反转 · 解决方案
调度实时
14
内存管理与DMA
静态分配 · DMA应用 · Cache一致性
内存DMA
15
时间同步机制
分布式时钟(DC) · Sync0/Sync1 · 抖动优化
时钟同步
16
故障诊断与日志系统
异常检测 · 错误码 · 环形缓冲区 · 远程诊断
诊断日志
17
Bootloader与固件升级
双区备份 · CRC校验 · 安全升级 · 回滚机制
升级Bootloader
18
上位机通信接口
USB CDC · Ethernet UDP/TCP · 串口 · JSON/Protobuf
通信上位机
19
仿真与测试平台
HIL/MIL仿真 · 示波器抓取 · 自动化测试框架
测试仿真
20
性能优化技巧
代码执行时间测量 · Cache优化 · 循环展开 · 查表法
优化性能
21
看门狗与系统监控
硬件/任务级看门狗 · CPU负载 · 堆栈溢出检测
监控可靠性
22
电源管理与低功耗
功耗模型 · 休眠唤醒 · 动态频率调整
低功耗电源
23
安全完整性等级(SIL)
IEC 61508 · 冗余设计 · 诊断覆盖率 · FMEDA
安全SIL
24
工业机器人控制
正逆运动学 · 动力学前馈 · 力控/柔顺 · 拖动示教
机器人动力学
25
CNC数控系统
G代码解析 · 插补器 · 刀具半径补偿 · 加减速
CNC数控
26
伺服驱动器内部架构
矢量控制 · FOC · SVPWM · 电流采样重构
伺服FOC
27
步进电机控制
细分驱动 · 堵转检测 · 开/闭环 · TMC芯片
步进驱动
28
直线电机与DD马达
直驱技术 · 齿槽力补偿 · 动子位置检测
直驱直线电机
29
行业案例解析
半导体设备 · 3D打印机 · 协作机器人
案例行业
30
未来趋势与进阶方向
AI+运动控制 · 预测性维护 · CPS与数字孪生
前沿趋势