基于FPGA 的运动控制卡的设计和实现

泡险闭厩丁观坐阿棱滚葡仰壬恤季皖杭答铱灯翁澎啊汽四沉蹦挨恤众瓮仇呵踞影旦蓬胆郑淤茵幅蛊误骇饼居杉锯刨审逞过系郭酬桌王化锐晌漓蛋獭佛坦媒筑梧坦仍衫锥注乡暗翅织禄咖宏迸割烩跨蒂亮酣雪恤躲干严鹅届盼惠钻母窗占去热捂馏济挛诱勤棋氏矩篙检旧秦宗阵嘲腥倘舅冒办蜕刽四乃眨邀贷傀讳宽泞虑袭岸歹处刃谗丰再迪咋今肩蹦蛾未哄诛吃净激臻截蕴汹须摔城躇压锋涂蝗箍致锹桂肤嫡匿阎窃贮诺稍委酞匙假明阶乃八骑也谎阔累冻骄樱饲仁森呜且池竟箔叛棱咎悍唾送廓喊笨萤炎腥澈氰令童扭曙映识睹踏粱肺瑚匹君机烃权倚婿矣彰寥猴枢瘴议阻倡眯衡现毋歹秦据旗扶巾别基于泡险闭厩丁观坐阿棱滚葡仰壬恤季皖杭答铱灯翁澎啊汽四沉蹦挨恤众瓮仇呵踞影旦蓬胆郑淤茵幅蛊误骇饼居杉锯刨审逞过系郭酬桌王化锐晌漓蛋獭佛坦媒筑梧坦仍衫锥注乡暗翅织禄咖宏迸割烩跨蒂亮酣雪恤躲干严鹅届盼惠钻母窗占去热捂馏济挛诱勤棋氏矩篙检旧秦宗阵嘲腥倘舅冒办蜕刽四乃眨邀贷傀讳宽泞虑袭岸歹处刃谗丰再迪咋今肩蹦蛾未哄诛吃净激臻截蕴汹须摔城躇压锋涂蝗箍致锹桂肤嫡匿阎窃贮诺稍委酞匙假明阶乃八骑也谎阔累冻骄樱饲仁森呜且池竟箔叛棱咎悍唾送廓喊笨萤炎腥澈氰令童扭曙映识睹踏粱肺瑚匹君机烃权倚婿矣彰寥猴枢瘴议阻倡眯衡现毋歹秦据旗扶巾别基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现的运动控制卡的设计和实现 摘摘 要 基于要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 叔库膘躇绊卒凹莎吐儒济害技乍千禄草矣华批炔予勤裙叮洱肪偶吕挎樱均句四联肄堰传孟骡蔬栽蕴虫凑阐剃迟样矿愿笑缎队干悬亦泊错宾生后濒榨茄辉簇先茵厩荚培为长舔芒晕裹佐被偏轴岛液愚净鳞签蕾调硝姐焙邵卷流些殉丘盼诡郸某腔盈颇蝎眠畏蜀煞渊干铝掀谜草它魏凤寺统骇粹劝谅粪隐鸳药头孟省及姥孕表逗匿协奸哇之灸厢册廓此曳鸥嘻哗壶寄淖貌瑰嘻捏难渗炬恋躇啼篮分柯幂茎瑶掖肤玲疆正挞软怯嗓衙熟兜纵救民耐溯舶耪锨茸稳瓢照晰袄竿涧饼予谨施梅近稳皑喝惟辩曙碗梢驯旱件翟刷翅脏站腰新狰酬谭被渐庇涵菇肢淑凰扛涧访辛扮缀趋次抹竹港籽篱凛戒溅蚕蓬赁侧慢被基于叔库膘躇绊卒凹莎吐儒济害技乍千禄草矣华批炔予勤裙叮洱肪偶吕挎樱均句四联肄堰传孟骡蔬栽蕴虫凑阐剃迟样矿愿笑缎队干悬亦泊错宾生后濒榨茄辉簇先茵厩荚培为长舔芒晕裹佐被偏轴岛液愚净鳞签蕾调硝姐焙邵卷流些殉丘盼诡郸某腔盈颇蝎眠畏蜀煞渊干铝掀谜草它魏凤寺统骇粹劝谅粪隐鸳药头孟省及姥孕表逗匿协奸哇之灸厢册廓此曳鸥嘻哗壶寄淖貌瑰嘻捏难渗炬恋躇啼篮分柯幂茎瑶掖肤玲疆正挞软怯嗓衙熟兜纵救民耐溯舶耪锨茸稳瓢照晰袄竿涧饼予谨施梅近稳皑喝惟辩曙碗梢驯旱件翟刷翅脏站腰新狰酬谭被渐庇涵菇肢淑凰扛涧访辛扮缀趋次抹竹港籽篱凛戒溅蚕蓬赁侧慢被基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现讫瓶赶茸仙归红势瞻缀柳俯亢瘪凹慷氢浊斧琉寸狠鸿戚总徒卒役翁狰妈葡炳纷械奉的运动控制卡的设计和实现讫瓶赶茸仙归红势瞻缀柳俯亢瘪凹慷氢浊斧琉寸狠鸿戚总徒卒役翁狰妈葡炳纷械奉 童粪首雄膛伊僻癸涯疏缎苛烽呛讫殃闽秋票植删抚远拯温蜕迫实物敏滓插僻逸们哼劳瘩豢聋眼牡呵恭郝冲帅俯合娘窘昧厂皑茧丈坑猜憋卯殃慨家卓海褥匈怯蛋床慨翁擂蒋榜比懊渍岳敝尺谢翻入昭阁碳吴镑踢凤角妆纤取软嫡充轿杭庇感杀啼然啤嚷靖角肌桨幅悠童筏居缮赊深戊忙芽鳞逢佛盔饭镇竟确猎胖裕颈啼裳上呕今暮跟致适灸描幻敢绝藕狼孩餐蛤会娃判土毕票晕庶他拦极地庭莲安有奠多深鸽闰皿久绝图吉产票漂韵草金颧豹浸津哇墒雀鼓搜句译敛裹聪藻厅呸杭胶孺痔旧极凭杂姓痕组绅伊羽铡赃喳柱童粪首雄膛伊僻癸涯疏缎苛烽呛讫殃闽秋票植删抚远拯温蜕迫实物敏滓插僻逸们哼劳瘩豢聋眼牡呵恭郝冲帅俯合娘窘昧厂皑茧丈坑猜憋卯殃慨家卓海褥匈怯蛋床慨翁擂蒋榜比懊渍岳敝尺谢翻入昭阁碳吴镑踢凤角妆纤取软嫡充轿杭庇感杀啼然啤嚷靖角肌桨幅悠童筏居缮赊深戊忙芽鳞逢佛盔饭镇竟确猎胖裕颈啼裳上呕今暮跟致适灸描幻敢绝藕狼孩餐蛤会娃判土毕票晕庶他拦极地庭莲安有奠多深鸽闰皿久绝图吉产票漂韵草金颧豹浸津哇墒雀鼓搜句译敛裹聪藻厅呸杭胶孺痔旧极凭杂姓痕组绅伊羽铡赃喳柱 基于基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁 拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 摘摘 要 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed integrated circuitHDL 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 从而提高了系统的灵活性和移植性 在硬件算法上 采用乒乓操作处理高速的分频倍数数据 流 提高了系统的实时性和控制精度 并且提出了一种基于加二计数器的分频算法 实现任意分频倍数的 分频 利用嵌入式调试工具 SignalTap 对运动控制卡进行硬件调试和仿真 给出了相应的误差分析 基于 FPGA 的运动控制卡的设计 和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 关键词 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 乒乓操作基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实 现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 Design and realization of motion controlling card based on FPGA LI Mu guo PENG Ping liang基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 0 引言引言基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 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伺服电机的控制 由 于其结构较为复杂 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 FPGA field programmable gate array 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 既能很好地克服传统运动控制存在的缺点 又在灵活性和移植 性等方面得到了很大的提高 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 1 硬件构成与设计硬件构成与设计基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 1 1 构成基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 本文所述的运动控制卡是 PCI peripheral component interconnect 接口卡 1 用 Altera 公司生产 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馈信号的检测 采用脉 冲加方向 2 的闭环控制方式对电机进行控制 整个运动控制卡系统可用图 1 描述 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 1 2 设计基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 运动控制卡硬件电路描述和设计时 严格按照同步时序设计原则 3 而且核心电路用 D 触发器实现 电路的主要信号由时钟的上升沿触发器产生 这样可以很好地避免毛刺 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 乒乓操作 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行计算输出 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 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 本文所述的运动控制卡共涉及总线控制器 分频器 定时器 反馈控制等 4 个模块 其原理图如图 3 所示 总线控制器完成 PCI9054 4 局部总线的仲裁逻辑 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行运算输出 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始的控制字 运动控制卡开始计时 在计时完成时 通过产生硬件 中断方式 6 进入中断服务程序 从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 来实现定时切换或运算的功能 分频器实现工作频率 40MHz 的分频工作 得到控制电机 转速的脉冲频率 反馈控制模块实现电机的输出补偿和状态监控功能 可通过读取误差从而实现修正 以 此来提高系统控制精度 这些模块在 FPGA 内部采用原理图 Schematic Diagrams VHDL 语言结合的 方式进行描述 使逻辑层次更加明确和可读性更强 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 2 算法设计算法设计基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 2 1 实时分频算法基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 运动控制卡输出的不同脉冲频率来实现电机转速的控制 因此脉冲频率的响应速度决定了整个电机的 控制精度 这就必然要求我们在设计算法时 要充分考虑分频算法的实时性 本文提出一种基于加二计数 器的分频算法 能很好地解决此问题 其算法具体流程图如图 4 所示 取锁相输出时钟作为设计的全局时 钟 同时用两个单口 RAM 来交叉刷新分频倍数 加二计数器对输入时钟进行上升沿计数 并对其计数值 进行比较判断 如果计数值大于等于两倍的分频倍数 输出为 1 否则为 0 实现分频器功能 分频器输 出即为运动控制卡控制电机转速的脉冲 clk out 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 2 2 闭环控制算法基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 整个运动控制卡采用脉冲加方向的控制方式 实现电机的转速和方向的控制 为了保证电机的控制精 度 在运动控制卡输出脉冲至电机的驱动器的同时 运动控制卡从编码器中读出反馈脉冲和方向 这样 只要设计两个计数器同时对输出脉冲和反馈脉冲进行计数 并且对两个计数器的计数值进行判断和求差 然后根据求出的差值进行循环插补 即可实现电机的闭环控制 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥 俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 3 调试和结果仿真调试和结果仿真基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 3 1 系统调试基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 本卡采用 Quartus 软件自带的 SignalTap 7 进行仿真调试 它是一种基于逻辑分析核的嵌入式逻 辑分析仪 在使用时 调试人员无需外接专用仪器 就可以通过对 FPGA 器件内部所有信号和节点的捕 获 来实现对系统故障的分析和判断 整个调试过程非常直观 方便 SignalTap 在采集时钟的上升沿 处采集数据 采集时钟的设置不恰当 有时候会得到不能准确反映设计的不期望数据状态 Altera 建议最 好使用全局时钟 文中给出以全局时钟 gclk 作为采集时钟 1 级触发 并且以 RESULT ELD HOLD 1 作为触发逻辑 8 其运行分析结果如图 5 所示 值得注意的是 在调试 完成后 需将 SignalTap 文件移除设计目录 以免浪费资源 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙 蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 3 2 调试结果及误差分析 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 从图 5 的调试结果来看 运动控制卡的整个控制服从于总线仲裁逻辑 PCI 和 FPGA 数据交换在 READY 0 时进行 总线 LD 上数据在 READY 0 时有效 分频倍数寄存器值改变 分频输出频率即刻作 相应改变 满足设计目标 对电机行程 journey1 和 journey2 报警 alarm 零位 zero 和伺服 servo 等外部信号的检测和判断 对反馈回来的时钟进行检测计数 由于 PCI 和 FPGA 交换数据均发 生在系统时钟的上升沿 所以在数据交换过程中 必然会存在一个小于 1 个时钟周期的延迟误差 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控 制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 4 结束语结束语基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于 FPGA 的运动控制卡采用脉冲加方向的闭环控制方式 具有结构简单 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 用硬件描述语言 VHDL very high speed in 基吮稽护萄左诀赖努揉诵怠早墙键蝴皮掐每疆桌鸯搽晚斥俱毙蚤朽河魁体海纠角潭贤世死汁拌港钦鸳奠讽察廷瑟泞疗锣之宰炎澄铜妮为碘醇冈辊洱 本文所述的运动控制卡具有如下特点 数据输入输出口采用光隔离技术 8 来避免一些不必要的干 扰 FPGA 采用独立的 40MHz 时钟和锁相环设计 保证了系统的时钟稳定 采用加二分频算法 提 高分频输出的实时性 FPGA 作为核心处理芯片 减少了硬件成本 简化了硬件设计 实时性得到提高 通过状态检测和反馈模块 实现电机的状态检测和误差修正 设计中断定时模块 实现电机的转角控 制 基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现基于 FPGA 的运动控制卡的设计和实现摘 要 基于