基于FPGA的多通道直流电机控制电路的设计与实现.pdf

《基于FPGA的多通道直流电机控制电路的设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、InternalCombustionEngine&Parts·15·基于FPGA的多通道直流电机控制电路的设计与实现DesignandRealizationofMulti-channelDCMotorControlCircuitBasedonFPGA刘洪朋LIUHong—peng(山东职业学院电气工程系，济南250104)(DepartmentofElectricalEngineering，ShandongPolytechnic，Ji7nan250104，China)摘要：研究在FPGA芯片上利用NiosII软核、直流电机控制模块构造了一个嵌入式系统，实现

2、了对多通道直流电机的控制。其控制量包括电机的复位、电机通道的选择及正反转控制，实验结果表明FPGA实现的电路具有结构简单电路板面积小、功耗低、易于实现扩展等特点，有广泛的应用前景。Abstract：AdesignofusingaNiosIIsoftcore，andaspecialDCmotorcontrollermodulebasedonFPGAstructureanembeddedsystem．7111issystemrealizedthecontrolofthemulti—channelDCmotor．Thecontrolprocedureinclud

3、esmotorreset．motorchannelselectionandpositive／negativecontr01．Theresultsshowsthecircuithassimplestructure，lessboardarea，lowpowerconsumption，andeasytorealizeextension．Thecontrolsystemcanbewidelyused．关键词：FPGA；NiosII；多通道直流电动机；仿真Keywords：FPGA；NiosII；multi—channelDCmotor；simulation0引言在

4、嵌入式系统控制直流电机的应用中，通常采用软件方法来产生直流电机所需要的PWM脉冲，利用PWM波的占空比数来调整直流电机的转速。但是在控制多通道直流电机运行时，它占用控制核心单元的I／O端口和软件运行时间较多[3141。为解决上述问题，国内有相关文章圈提出利用单片机+FPGA的方式实现对电机的控制，但是由于使用不同的处理器，将会造成系统成本高，板级空间大，信号间通信干扰大的缺点。近年来由于SOPC技术的发展，将整个系统集成到单个芯片上，以上问题将得到解决，本设计基于SOPC技术，采用嵌入式软核NiosII+直流电机控制模块构成整个系统，封装直流电机的具体时序

5、操作细节，通过配置相应接口寄存器，实现单片FPGA对多通道直流电机的灵活控制，节省了嵌入式系统资源，提高了系统的性能。1系统设计原理FPGA采用的是性价比较高的EPlC6Q240芯片，此芯片逻辑门约六万门，支持SOPC技术，可在其中生成软核NiosII，支持16位／32位处理。SOPC技术可裁剪其它结口，搭建系统灵活、方便问；直流电机采用的是普通工业采用的无刷直流电机。每个通道的直流电机采用L298芯片做为电机驱动。整个系统设计的思想是：由FPGA内部的NiosII软核作为控制器，它实现对多通道直流电机控制模块进行参数设置，包括电机的选择、正反转控制及转速

6、调整。多通道直流电机控制模块则利用VHDL语言编写，它负责接收控制器传输的数据，从而实现对多通道直流电机的逻辑控制。系统结构原理图如图1所示。2FPGA控制模块框图FPGA控制模块由接I-1模块、直流电机通道选择模块、直流电机转向及速度控制模块组成。如图2所示。2。1接口模块本模块提供NiosII与直流电机控制逻辑的数据总作者简介：刘洪朋(1985一)，男，山东聊城人，硕士研究生，助教，研究方向为智能信息处理。图1设计原理图数据总线避址总线．接州一毳豁强r—口时钟。模选块择赢流电栅秣波

7、Ll片选】王葜参数、方向模块frl●方向、复位及转速参数图2直流电机逻

8、辑控制结构线、地址总线、B,--j-．+中及复位信号接口，输出为直流电机控制模块方向、转速和直流电机通道选择开关量。内部由地址总线来控制数据传递功能。地址总线为AO，A1两位，当AOAl=“00”时，数据data总线传输直流电机通道选择开关量；当AOAI=“01”时，数据data低6位传送直流电机控制转速参数。第7位为直流电机转向位，当方位等于“0”时，直流电机正转，等于“1”时，直流电机反转。2．2直流电机运转选择模块直流电机运转控制模块主要由一个多路选择器构成，主要完成的工作是根据接口模块传送的数据进行通道的选择。在时钟的驱动下，完成对选择直流电机通道

9、的开启和关闭。·16·内燃机与配件2。3直流电机PWM参数及运转方