01
插补算法概述
什么是插补？为什么需要高速插补？FPGA为什么适合做插补？
概念背景
02
数控系统基础
CNC系统架构、运动控制卡原理、伺服驱动接口。
CNC架构
03
直线插补原理
DDA算法、逐点比较法、数字积分法。
直线DDA
04
圆弧插补原理
逐点比较法圆弧插补、DDA圆弧插补、角度逼近法。
圆弧逼近
05
FPGA开发环境搭建
Vivado/Quartus安装、仿真工具配置、IP核管理。
工具环境
06
Verilog基础回顾
组合逻辑、时序逻辑、状态机、FIFO设计。
Verilog基础
07
流水线设计思想
流水线概念、时空图分析、流水线冒险与解决。
流水线性能
08
定点数运算
定点数表示、加减乘除实现、精度与资源权衡。
定点数算术
09
CORDIC算法原理
旋转模式、向量模式、迭代公式推导。
CORDIC迭代
10
CORDIC的FPGA实现
流水线CORDIC、资源优化、误差分析。
实现优化
11
高速比较器设计
并行比较、树形比较、流水线比较。
比较器高速
12
累加器与积分器
累加器结构、溢出处理、多级积分。
累加积分
13
DDA直线插补实现
累加器设计、终点判断、速度控制。
DDA直线
14
逐点比较法实现
偏差计算、进给方向判断、终点判别。
逐点比较实现
15
圆弧插补FPGA实现
象限判断、偏差递推、过象限处理。
圆弧FPGA
16
多轴联动插补
XY轴协同、速度前瞻、加减速控制。
多轴联动
17
插补精度提升
误差补偿、细分技术、高精度定时器。
精度补偿
18
高速接口设计
SPI、并行总线、LVDS差分信号。
接口LVDS
19
FIFO与缓冲管理
异步FIFO设计、深度计算、空满标志。
FIFO缓冲
20
插补速度控制
梯形加减速、S形加减速、速度规划。
速度规划
21
实时性保障
中断机制、轮询策略、双缓冲技术。
实时中断
22
仿真验证方法
Testbench编写、波形分析、覆盖率检查。
仿真验证
23
时序分析与优化
建立保持时间、时钟域交叉、约束文件。
时序约束
24
资源优化技巧
资源共享、流水线平衡、查找表替代。
资源优化
25
功耗优化
门控时钟、操作数隔离、低功耗状态机。
低功耗门控
26
FPGA选型策略
逻辑单元、DSP切片、BRAM容量评估。
选型资源评估
27
PCB设计要点
电源完整性、信号完整性、布局布线。
PCB信号
28
调试与测试
ChipScope/SignalTap使用、在线调试、回环测试。
调试测试
29
实际案例分析
三轴雕刻机插补、激光切割轨迹控制。
案例雕刻机
30
课程总结与展望
技术趋势、学习路径、项目实战建议。
总结展望