01
数控系统概述
基本概念、发展历程、FPGA在数控系统中的应用优势
概念背景
02
加减速控制原理
梯形/S形/指数加减速数学模型与对比
梯形S形指数
03
FPGA开发环境搭建
Vivado/Quartus安装、IP核管理、仿真工具配置
VivadoQuartus
04
Verilog基础回顾
模块化设计、组合/时序逻辑、状态机编写规范
Verilog状态机
05
脉冲产生模块
步进电机驱动脉冲的FPGA实现，频率与占空比控制
脉冲步进电机
06
定时器与计数器
基于FPGA的高精度定时器设计，用于加减速时间基准
定时器计数器
07
梯形加减速实现（上）
加速、匀速、减速阶段的逻辑划分
梯形阶段划分
08
梯形加减速实现（下）
Verilog代码实现、仿真验证与波形分析
代码仿真
09
S形加减速实现（上）
S形曲线的数学推导与分段函数设计
S曲线数学
10
S形加减速实现（下）
Verilog实现、查表法优化与资源评估
查表法优化
11
指数加减速实现
指数曲线逼近算法、FPGA实现与性能对比
指数逼近
12
速度规划模块
目标速度、起始速度、加速度参数的动态配置
规划参数
13
位置计数器
增量式编码器信号处理与位置累加
编码器位置
14
FIFO缓冲设计
异步FIFO用于跨时钟域数据传递，防止数据丢失
FIFO跨时钟域
15
SPI通信接口
FPGA与上位机/驱动器的SPI通信协议实现
SPI通信
16
UART通信接口
FPGA实现UART收发器，用于参数下发与状态回传
UART收发器
17
参数寄存器组
加减速参数、位置参数的寄存器映射与读写控制
寄存器映射
18
状态机控制核心
主状态机设计（空闲、加速、匀速、减速、停止）
状态机核心
19
急停与异常处理
急停信号响应、超限保护、FPGA内部错误检测
急停异常
20
多轴协同控制
多轴同步启动、独立加减速、插补前的速度预处理
多轴协同
21
仿真验证策略
Testbench编写、覆盖率分析、边界条件测试
仿真Testbench
22
时序约束与优化
FPGA时序分析、关键路径优化、加减速模块时序收敛
时序约束
23
资源优化技巧
LUT、DSP、BRAM合理分配，面积与速度权衡
资源优化
24
在线调试方法
ILA/VIO使用、Signal Tap逻辑分析仪抓取波形
调试ILA
25
硬件测试平台搭建
FPGA开发板、电机驱动板、编码器反馈连接与调试
硬件平台
26
加减速性能测试
最大加速度、速度平稳性、定位精度的实测数据分析
性能测试
27
常见问题与避坑
脉冲丢失、速度抖动、加减速不平滑的排查与解决
排错实战
28
工业应用案例
数控雕刻机、3D打印机、机械臂关节的加减速控制实例
案例工业
29
开源项目赏析
GitHub上优秀的FPGA加减速控制项目分析与借鉴
开源GitHub
30
课程总结与进阶
从入门到精通的学习路径、推荐书籍与社区资源
总结进阶