ARM与FPGA协作：软体机器人CAN总线运动控制器设计详解

本文探讨了一种创新的基于ARM（Advanced RISC Machines，高级精简指令集计算机）和FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的软体机器人控制器设计。软体机器人因其灵活性和适应性强，但在多电机协同控制中面临挑战，如复杂性增加、通用性不足以及协同性能不高。为解决这些问题，作者袁俊杰和朱鹏程提出了一个基于Cyclic Inter-Integrated Circuit (CAN)总线的解决方案。 文章首先介绍了设计背景，针对现有控制器存在的问题，他们选择使用ARM Cortex-M4为核心，搭配STM32F407开发板和AX7102 FPGA开发板构建控制器。Cortex-M4提供了高性能处理能力，而FPGA则提供了可编程的逻辑功能，两者结合可以实现高效且灵活的控制算法执行。 设计的关键组成部分包括系统的整体架构，它详细描述了硬件和软件的设计流程。硬件部分着重于如何集成STM32的处理能力和FPGA的高速数据处理能力，形成协同工作。软件设计则涵盖了控制算法的编程和优化，以及CAN总线的使用，通过这种通信协议，控制器能够与上位机进行实时的数据交换，确保了软体机器人的实时性和准确性。 此外，文章还提到了实验验证的过程，表明这个设计能满足预定的性能指标，实现了软体机器人在多电机协同控制中的有效管理。关键词包括FPGA、CAN总线、STM32以及控制器，反映了文章的核心技术焦点。 这篇论文的研究得到了北京市自然科学基金(L172001)的支持，作者袁俊杰作为第一作者，具有机电一体化技术的专业背景，博士学历，是北方工业大学机械与材料工程学院的副教授。他的电子邮件地址为yuanjunjie@outlook.com，展示了作者的学术联系和贡献。 该论文不仅提供了软体机器人控制的新方法，也为其他科研人员在类似硬件平台上实现高效、精确的软体机器人控制提供了有价值的参考。