01
激光运动控制概述
激光加工技术简介 · 运动控制系统组成 · FPGA优势 · 课程目标与学习路径
入门概览
02
FPGA开发环境搭建
Vivado/Quartus安装 · 开发板介绍 · 第一个LED灯实验 · Verilog/VHDL选择
环境上手
03
Verilog基础语法 (上)
模块结构 · wire/reg · 运算符 · always块与assign语句
语法基础
04
Verilog基础语法 (下)
组合逻辑 · 时序逻辑 · 状态机基础 · 仿真与Testbench
语法进阶
05
数字信号处理基础
二进制与定点数 · 加减法器 · 乘法器/除法器 · 流水线设计
DSP运算
06
脉冲信号生成原理
PWM原理 · FPGA实现 · 频率/占空比控制 · 多路PWM输出
PWM信号
07
步进电机驱动基础
工作原理 · 细分驱动 · FPGA控制接口 · 加减速曲线 (梯形/S形)
电机运动
08
编码器接口与位置反馈
增量式编码器 · 正交解码(QEI) · 位置计数/速度计算 · Z信号归零
反馈编码器
09
直线插补算法 (上)
插补概念 · 逐点比较法原理 · FPGA实现
插补算法
10
直线插补算法 (下)
数字积分法(DDA) · FPGA实现 · 多轴联动 · 性能对比
插补DDA
11
圆弧插补算法
圆弧插补原理 · 逐点比较法圆弧 · DDA圆弧 · FPGA实现要点
插补圆弧
12
速度规划与控制
梯形/S形速度曲线 · 速度前瞻 · 平滑处理 · FPGA实时调节
速度规划
13
激光功率控制
激光器接口(模拟/数字) · PWM调功率 · 功率与速度协同 · 使能管理
激光功率
14
坐标系统与变换
机床/工件坐标系 · 平移/旋转 · FPGA坐标变换 · 回零与限位
坐标变换
15
串口通信 (UART)
UART协议 · FPGA发送/接收模块 · 波特率发生器
通信UART
16
上位机通信协议设计
Modbus/自定义协议 · 指令帧格式 · CRC校验 · 命令解析状态机
协议CRC
17
FIFO与数据缓存
FIFO原理 · 同步/异步FIFO设计 · 运动控制中的应用
缓存FIFO
18
DDR3/SDRAM控制器基础
存储器选型 · DDR3控制器IP · 读写时序 · 存储G代码
存储DDR3
19
G代码解析器设计
G代码标准 · 解析状态机 · 坐标提取 · FPGA解析 vs PC解析
G代码解析
20
多轴同步控制
电子齿轮 · 电子凸轮 · FPGA多轴同步 · 龙门同步应用
同步多轴
21
激光振镜控制基础
振镜扫描原理 · XY2-100协议 · FPGA驱动 · 振镜校正
振镜扫描
22
飞行打标技术
飞行打标概念 · 位置同步触发(PSO) · FPGA实现PSO · 动态坐标补偿
打标PSO
23
实时性与中断处理
FPGA中断机制 · 优先级管理 · 实时任务调度 · 看门狗与安全
实时中断
24
PID控制算法
PID原理 · 位置式/增量式 · FPGA实现 · 参数整定经验
控制PID
25
滤波器设计
FIR滤波器原理 · FPGA实现 · IIR基础 · 滤波在位置环中的应用
滤波FIR
26
系统集成与调试
模块化设计 · SignalTap/ChipScope · 逻辑分析仪 · 常见问题排查
调试集成
27
上位机软件开发 (Python)
PyQt5界面 · 串口通信 · 实时数据显示 · G代码发送与回显
Python上位机
28
上位机软件开发 (C#)
C#界面 · 多线程处理 · 高速数据接收 · 与FPGA联调
C#上位机
29
完整激光雕刻机项目实战
需求分析 · 硬件选型 · FPGA代码架构 · 上下位机联调 · 加工测试
项目实战
30
性能优化与进阶
资源/时序优化 · 高速PCB设计 · RISC-V+FPGA · AI在运动控制中的应用
优化趋势