基于FPGA 的运动控制卡的设计和实现.docx
《基于FPGA 的运动控制卡的设计和实现.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于FPGA 的运动控制卡的设计和实现.docx(7页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、基于FPGA的运动控制卡的设计和实现zouzl导语:基于FPGA的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式,具有构造简单,集成度高、实时性好等优点摘要:基于FPGA的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式,具有构造简单,集成度高、实时性好等优点。从硬件的构成、设计和算法实现等方面入手,阐述了运动控制卡的设计和开发。用硬件描绘语言VHDLveryhighspeedintegratedcircuitHDL和原理图结合的方式对FPGA编程实现系统的主要硬件逻辑和算法,进而进步了系统的灵敏性和移植性。在硬件算法上,采用乒乓操纵处理高速的分频倍数数据流,进步了系统的实时性和控制精度;并且提出了一种基于加二
2、计数器的分频算法,实现任意分频倍数的分频。利用嵌入式调试工具SignalTap对运动控制卡进展硬件调试和仿真,给出了相应的误差分析。关键词:运动控制卡;伺服电机;分频;现场可编程门阵列;外设部件互连标准总线;实时;乒乓操纵Designandrealizationofmotion-controlling-cardbasedonFPGALIMu-guo,PENGPing-liang0引言传统的运动控制卡多采用单片机作为微处理器,通过一些大规模集成电路实现对的控制。由于其构造较为复杂,因此在工作时,存在高频响应慢、控制精度低等缺点。本文提出一种以FPGAfield-programmablegatea
3、rray和PCI9054接口芯片为核心硬件的运动控制卡,内部硬件接口和算法通过对FPGA的编程实现。这样,既能很好地克制传统运动控制存在的缺点,又在灵敏性和移植性等方面得到了很大的进步。1硬件构成与设计1.1构成本文所述的是PCIperipheralcomponentinterconnect接口卡1,用Altera公司消费的型号为EP1C6Q240C8的FPGA作为编程逻辑器件,实现所有的硬件算法和反应信号的检测。采用脉冲加方向2的闭环控制方式对电机进展控制。整个运动控制卡系统可用图1描绘。1.2设计运动控制卡硬件电路描绘和设计时,严格按照同步时序设计原那么3,而且核心电路用D触发器实现,电路
4、的主要信号由时钟的上升沿触发器产生。这样可以很好地防止毛刺,并且在布局后仿真和用高速逻辑分析仪采样实际工作信号皆无毛刺。在高速变化的分频倍数数据流控制时,为了保证整个系统的分频输出的实时性,采用如图2所示的乒乓操纵3技巧。在奇数2n+1个缓冲周期时,输入的数据流缓冲到RAM和从RAM取出数据到运算模块。在第偶数2n个缓冲周期,将数据流缓冲到RAM,将RAM1里的数据通过数据输出选择单元的选择,送到最后的分频和计数的运算模块进展计算输出。如此循环,周而复始。这种流水线式算法,可以完成数据的无缝缓冲与处理。本文所述的运动控制卡共涉及总线控制器、分频器、定时器、反应控制等4个模块,其原理图如图3所示
5、。总线控制器完成PCI90544部分总线的仲裁逻辑5、地址译码和数据流控制,使PCI数据总线上的数据正确地被译码到各分控制模块进展运算输出。定时器实现硬件定时,计算机通过驱动程序给运动控制卡输入一时间值和一个表示计时开场的控制字,运动控制卡开场计时,在计时完成时,通过产僵硬件中断方式6,进入中断效劳程序,进而实现电机的转角准确定位。我们还可以把一些用户代码作为中断处理子程序,来实现定时切换或者运算的功能。分频器实现工作频率40MHz的分频工作,得到控制转速的脉冲频率。反应控制模块实现电机的输出补偿和状态监控功能,可通过读取误差进而实现修正,以此来进步系统控制精度。这些模块在FPGA内部采用原理
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于FPGA 的运动控制卡的设计和实现 基于 FPGA 运动 控制 设计 实现
限制150内