摘 要：提出一種在多用途步進電機運動控制系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）實現(xiàn)多臺步進電機可變細分脈沖分配器的方法.按照運動控制系統(tǒng)的多用途特性要求和可逆循環(huán)計數(shù)尋址EPROM的思想設(shè)計可變細分控制策略，將控制步進電機運轉(zhuǎn)的矩形脈沖波通過細分代碼轉(zhuǎn)換成階梯近似、幅值恒定的正弦、余弦波.利用VerilogHDL硬件描述語言，并運用MAX+plusII開發(fā)軟件，在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)了多臺步進電機的脈沖分配器，負(fù)責(zé)細分代碼的生成與輸出，并在FPGA片內(nèi)集成了大部分的MCU外圍接口電路，包括MCU的譯碼電路、鍵盤和中斷接口電路，使MCU軟件結(jié)構(gòu)和外圍電路大為簡化.結(jié)果表明，系統(tǒng)擴展方便，可移植性高，具有廣泛的適應(yīng)性.

關(guān)鍵詞：步進電機;細分控制;現(xiàn)場可編程門陣列;硬件描述語言

　　可編程邏輯器件（Programmable Logic Device，PLD）是近幾年集成電路家族中發(fā)展最快的產(chǎn)品之一.PLD內(nèi)部由許多獨立的可編程邏輯模塊組成，相對傳統(tǒng)分立元件和專用IC，PLD應(yīng)用更靈活，保密性更強.PLD廠商為用戶提供了各種IP核，且可由用戶剪裁，大大簡化了開發(fā)流程[1]，使得PLD受到全世界電子設(shè)計工程師的普遍歡迎.目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的PLD是現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable GateArray，F(xiàn)PGA）和復(fù)雜可編程邏輯器件（Complex PLD，CPLD）.本文將FPGA在數(shù)字電路設(shè)計方面尤其是時序邏輯電路設(shè)計方面的優(yōu)勢，應(yīng)用到具有多用途特性的步進電機運動控制系統(tǒng)中.

　　步進電機（Step Motor）作為開環(huán)控制元件廣泛應(yīng)用于儀器儀表、機電一體化等方面，但受到自身制造工藝的限制，它的步距角一般較大且是固定的，步進分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運行時振動.這些缺點使步進電機應(yīng)用于要求較高的場合時，只能采取閉環(huán)控制，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，嚴(yán)重限制了步進電機作為優(yōu)良的開環(huán)控制組件的有效利用[2].步進電機的細分控制是一種可以顯著改善電機綜合使用性能的驅(qū)動控制技術(shù)，可以在一定程度上有效地克服上述缺點，目前，國內(nèi)外在該技術(shù)領(lǐng)域的研究十分活躍.國外在該領(lǐng)域當(dāng)前的發(fā)展方向主要是大量采用高性能的專用芯片（ASIC），不但價格昂貴，而且其所采用的集成技術(shù)由于涉及到微電子技術(shù)、集成電路加工技術(shù)、電力電子技術(shù)的前沿，在我國目前情況下暫不能實現(xiàn).采用集成加分立元件開發(fā)高性能控制、驅(qū)動系統(tǒng)是比較適合我國國情的.基于上述考慮，本系統(tǒng)采用單片機+現(xiàn)場可編程門陣列（MCU+FPGA）為硬件電路的基礎(chǔ)架構(gòu).


　　詳情請點擊：基于現(xiàn)場可編程門陣列的步進電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計研究