基于FPGA+MCU的伺服电机控制器设计

基于FPGA+MCU的伺服电机控制器设计

摘  要

本文首先对通用伺服控制平台项目做了整体的设计规划，并着重分析了基于FPGA的电机接口模块的设计和核心算法，给出相应的接口电路，并对等精度算法和设计思路在ALTERA QUARTUS 9.0的环境下进行了仿真，在实验电路上进行了测试。主要目的在于研究出一款高性能的基于FPGA的伺服电机接口模块。

关键词：伺服控制平台 FPGA 等精度算法 电机接口模块 

目  录

摘要

ABSTRACT

1引言 1

1.1项目背景  1

1.2研究意义  1

2 系统组成2

2.1 运动控制器 2

2.1.1 MCU功能  2

2.1.2 FPGA功能 2

2.1.3光电隔离模块功能   2

2.2伺服驱动器  2

2.2.1常用伺服驱动器简介 2

2.3伺服电机3

2.3.1伺服电机简介3

2.3.2伺服电机工作原理4

2.3.3伺服电机的控制4

2.4HMI 4

2.5控制器上位机部分4

2.5.1上位机功能4

2.6以太网模块4

2.6.1以太网模块功能4

3 FPGA接口模块详细介绍5

3.1实现功能5

3.1.1 速度控制模块  5

3.1.2 位置控制模块  5

3.1.3 CPU接口模块 6

3.2速度与位置检测算法讨论6

3.2.1M法6

3.2.2T法6

3.2.3等精度测频算法6

3.2.4高精度数字测速算法9

3.3速度与位置控制算法20

3.4硬件部分14

3.4.1ALTERA FPGA介绍 14

3.4.2FPGA硬件部分  14

3.4.2.1电源及晶振部分 14

3.4.2.2内存及FLASH 15

3.4.2.3主芯片15

3.4.2.4JTAG下载16

3.4.3输入输出光电隔离17

3.4.3.1输入光电隔离模块17

3.4.3.2输出光电隔离模块18

3.5软件部分 18

3.5.1 verilog HDL编程语言介绍 18

3.5.2输入输出端子定义18

3.5.3寄存器定义19

3.5.4FPGA架构20

3.5.5主要模块介绍 20

4 仿真实验结果 22

5 应用案例 24

6 结论 26

谢辞

参考文献

附录