基于Spartan-6 FPGA的可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)

作者：時(shí)間：2011-08-26 來源：網(wǎng)絡(luò)

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SP605 基礎(chǔ)目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)是一種通用 FPGA 平臺(tái)，在業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中集成了一個(gè) Spartan-6 LX45T 和許多常用外設(shè)，比如 DDR3 RAM、程序/比特流存儲(chǔ)用閃存、調(diào)試用 UART 以及 FPGA 編程用 JTAG。SP605 及所有最新賽靈思開發(fā)板的另一個(gè)關(guān)鍵元件是 FPGA 夾層卡 (FMC) 接插件，它可以讓設(shè)計(jì)人員使用定制的功能和接口擴(kuò)展基礎(chǔ)開發(fā)板。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150284.htm

　　SP605 的這種特性使我們能夠使用 QDeSys NetMot FMC的功能來擴(kuò)展這個(gè)基本平臺(tái)。QDeSys NetMot FMC 具有電機(jī)控制所需要的電力電子元件，比如電壓逆變器，以及用于采集傳感器數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)?？梢园央姍C(jī)直接與圖 2 所示的輸入/輸出端相連。NetMot FMC 還通過添加兩個(gè) CAN 接口和兩個(gè)以太網(wǎng)物理層接口，擴(kuò)展了 SP605 的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接功能。它們通過 FMC 接插件和 PLC，通過標(biāo)準(zhǔn)接口訪問FPGA。

　　測(cè)試用 PC 機(jī)一方面用作 PLC 軟件的主機(jī)，另一方面通過 UART 和 JTAG 接口，用作 FPGA編程/調(diào)試平臺(tái)。此外，我們還在這臺(tái)測(cè)試用 PC 機(jī)上用賽靈思 ISE®12.1 設(shè)計(jì)套件為 SP605的 LX45T PFGA 開發(fā) MicroBlazeTM 嵌入式處理器系統(tǒng)。該嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理來自 PLC 的命令并相應(yīng)地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。

　　圖 2 所示的 MicroBlaze 軟件應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)和電機(jī)控制 IP 模塊代表隨接口(EtherCAT 或 CATopne)和選擇的電機(jī)類型會(huì)發(fā)生變化的設(shè)計(jì)模塊。賽靈思設(shè)計(jì)服務(wù)部面臨的主要挑戰(zhàn)之一是要確保這些選項(xiàng)之間的切換盡量簡(jiǎn)化，從而保證客戶能夠在將來把相同的方法重復(fù)用于諸如 Profinet 更先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)類型以及新型電機(jī)中。

　　實(shí)現(xiàn)細(xì)則

　　讓我們來詳細(xì)查看 Spartan-6 嵌入式系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。如圖 3 所示，我們使用的電機(jī)控制 IP 模塊——賽靈思電機(jī)控制庫(kù) (XMCLIB) 在兩個(gè)設(shè)計(jì)版本中是完全相同的。這個(gè)定制 IP 核可以直接插在賽靈思嵌入式開發(fā)套件 (SDK) 上，讓 FPGA 控制 NetMot FMC 的電機(jī)電力電子系統(tǒng)。這樣我們就可以把 IP 核添加到 Xilinx Platform Studio (XPS) 項(xiàng)目的嵌入式設(shè)計(jì)中，并對(duì)其進(jìn)行配置，使之適用于通過 FMC 接插件連接到 FPGA 的電機(jī)。XMCLIB 軟件驅(qū)動(dòng)程序是一套底層功能，使電機(jī)控制應(yīng)用能夠訪問 XMCLIB 寄存器接口。