工业电子中的基于ARM和FPGA的多路电机控制方案_基于arm和fpga的多路电机控制方案 - CSDN文库

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工业电子中的基于工业电子中的基于ARM和和FPGA的多路电机控制方案的多路电机控制方案

介绍了一种基于fpga的多轴控制器，控制器主要由arm7(LPC2214)和fpga(EP2C5T144C8)及其外围电路组成，

用于同时控制多路电机的运动。利用Verilog HDL硬件描述语言在fpga中实现了电机控制逻辑，主要包括脉冲控

制信号产生、加减速控制、编码器反馈信号的辨向和细分、绝对位移记录、限位信号保护逻辑等。论文中给出

了fpga内部一些核心逻辑单元的实现，并利用QuartusⅡ、Modelsim SE软件对关键逻辑及时序进行了仿真。实际

使用表明该控制器可以很好控制多轴电机的运动，并且能够实现高精度地位置控制。随着电机广泛地应用于

数字控制系统中，对电机控制的实

工业电子中的基于工业电子中的基于ARM和和FPGA的多路电机控制方案的多路电机控制方案

类别：工业电子发布于：2016/10/28 | 440 次阅读

介绍了一种基于fpga的多轴控制器，控制器主要由arm7(LPC2214)和fpga(EP2C5T144C8)及其外围电路组成，用于同时控制多路电机的运

动。利用Verilog HDL硬件描述语言在fpga中实现了电机控制逻辑，主要包括脉冲控制信号产生、加减速控制、编码器反馈信号的辨向和细分、

绝对位移记录、限位信号保护逻辑等。论文中给出了fpga内部一些核心逻辑单元的实现，并利用QuartusⅡ、Modelsim SE软件对关键逻辑及时

序进行了仿真。实际使用表明该控制器可以很好控制多轴电机的运动，并且能够实现高精度地位置控制。

随着电机广泛地应用于数字控制系统中，对电机控制的实时性和精度上的要求越来越高。如何灵活、有效地控制电机的运行成为研究的主要方

向。文中采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，fpga)，通过Verilog语言编程来实现电机的控制。利用fpga设计具有硬件

设计软件化、高度集成化、高工作频率等优点。fpga最大的特点就是灵活，实现你想实现的任何数字电路，可以定制各种电路，减少受制于专

用芯片的束缚，真正为自己的产品量身定做。在设计的过程中可以灵活的更改设计，而且它强大的逻辑资源和寄存器资源可以让你轻松的去发

挥设计理念。其并行执行，硬件实现的方式可以应对设计中大量的高速电子线路设计需求。

1 多轴控制器主要功能多轴控制器主要功能

多轴控制器与上位机、电机驱动器等配合使用，图1为采用多轴控制器组成的控制系统总体示意图。控制器接收上位机发送的控制指令，分析

处理并产生相应的方向信号、脉冲信号给驱动器，从而达到控制电机运行的目的。为了提高系统的控制精度，将电机的编码器信号作为反馈信

号输入给控制器(内部实现自动辨向及四细分)。在各轴运动过程中，专用控制器对电机运行的绝对位移进行记录，并且可以实时地将各轴的绝对

位置信息上传给上位机。另外在电机运行的过程中，为了保证电机运行的安全性，控制器还采用了限位信号反馈实现全硬件保护措施。

2 多轴控制器组成多轴控制器组成

专用控制器由arm(LPC2214)、fpga(EP2C5T144C8)、驱动器接口电路、编码器接口电路、限位检测电路和电源电路等组成，如图2为一个八

轴电机控制器的硬件组成图。arm通过串口实现与上位机之间的通信，解析从上位机获得的控制指令，并通过fpga产生相应输出信号给驱动器接

口，驱动器接口外接驱动器。编码器信号作为位置反馈信号同编码器接口相连，形成位置环反馈。限位信号作为安全检测信号同限位检测接口

相连，为整个系统添加一道安全保障。

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