步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的数字式传动装置,具有易于开环控制、无积累误差等优点,在电子、机械等领域有着很广泛的应用。传统的步进电机控制系统多数采用单片机或微处理器为主控制器,虽然控制效果能满足要求,但是系统整体得的灵活性较低,在设计完成后很难做出修改。针对上述问题,本项目在设计中使用可编程片上系统(System-on-a-ProgrammableChip,SOPC)技术搭建出基于NiosⅡ软核处理器的步进电机控制系统,利用SOPC技术的可裁剪、可扩充、可升级的优势,开发出一个灵活度很高的步进电机控制系统,为嵌入式系统设计提供一种新的设计思路。本文根据步进电机的驱动原理设计了步进电机IP核,该IP核中电机细分驱动模块,有效缓解了步进电机在低频时出现剧烈振动的现象,同时考虑到步进电机特殊的频矩特性,以及电机在启动和停止阶段容易产生失步的问题,在IP核的软件控制部分,优化了传统的步进电机加减速算法,最后将此IP核嵌入到NiosⅡ系统中。NiosⅡ系统使用Altera公司提供的Qsys系统集成工具进行搭建,完成搭建后将整个NiosⅡ系统集成在CycloneⅣ系列EP4CE10F17C8N芯片上。同时在设计中还移植了μc/OSⅡ操作系统和μc/GUI图形界面系统,以便提供友好的,直观的人机交互界面,方便对步进电机实施控制,使整个系统更加的完善。基于NiosⅡ的步进电机控制系统充分利用了SOPC技术的灵活性,在保证最基本的系统框架下,需要什么模块,便将具有相应功能的IP核嵌入到整个系统中,大大降低了系统的开发周期和难度。实验显示步进电机在系统的控制下运行灵活,可靠,证明了整个步进电机控制系统的设计方案是合理可行的,具有一定的实用价值和设计参考价值。