基于CYGNAL單片機和FPGA的舞臺吊桿控制器的設計

　　主程序主要完成單片機和各個功能模塊的初始化、對各個功能模塊的調(diào)用以及對FPGA控制器的控制。由于篇幅關系，只給出主程序的流程圖，如圖5所示。

　　4 可靠性設計

　　4．1 電機慣性引起誤差的補償方法

　　在電機拖動系統(tǒng)中，要考慮電機的慣性問題以便及時進行誤差補償。目前系統(tǒng)中，大都利用一次或二次函數(shù)來近似電機的慣性量。而本系統(tǒng)則采用在遠程控制端人工輸入補償系數(shù)Q的方法來實現(xiàn)誤差補償。這里的補償系數(shù)Q的測量可在排演時進行。

　　系統(tǒng)工作時，遠程控制端需設定路標要運行到的位置，即計數(shù)終值和誤差補償系數(shù)。當接收到補償系數(shù)測量命令時，控制系統(tǒng)將開始測量補償系數(shù)Q。這里假設輸入終止位置值為S1，實際終止位置值為S2，那么Q=(S2-S1)/S1×100%（由于慣性的緣大處著眼，S2>S1）。接著控制系統(tǒng)把這個誤差補償系數(shù)Q送回給遠程控制器，并且存入存儲器中。在吊桿實際運動時，控制系統(tǒng)都會對輸入值進行誤差補償，即：實際運行終止值S=輸入值S1-輸入值S1×Q。用此方法得到的電機慣性量非常精確。

　　4．2 系統(tǒng)的抗干擾設計

　　為了保證舞臺吊桿控制器能夠長期可靠地運行，系統(tǒng)在硬件和軟件兩方面采取了有效的抗干擾措施。其中硬件方面主要采取了3.3V電源和5V電源隔離（它們與電磁隔離）、“看門狗”等方法。通過電源隔能夠有效地防止電源電平不穩(wěn)和其它電器對控制器的干擾，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；通過“看門狗”能保證程序的正常運行，保證了系統(tǒng)的可靠性。軟件方面采取了軟件陷阱等方法。

　　行前研制的大規(guī)模舞臺控制系統(tǒng)使用8044單片機完成數(shù)據(jù)處理及計數(shù)功能，通過BitBusU總線完成通信功能。由于單片機的任務非常繁重，在實際應用中經(jīng)常出現(xiàn)脈沖丟失以及系統(tǒng)相應速度慢的問題。而本設計采用了EDA技術，將舞臺吊桿控制器用CYGNAL單片機和FPGA實現(xiàn)，并且UDP/IP協(xié)議實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的通信，解決了上述問題。舞臺控制系統(tǒng)現(xiàn)場應用表明，該吊桿控制器性能完全達到了要求。