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基于FPGA的多轴步进电机控制器的设计
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提出一种应用现场可编程门阵列（FPGA）实现多轴步进电机控制器的方法。采用IP设计思想，步进电机的运动控制由硬件电路（步进电机IP核）实现，轨迹计算由同一芯片上的微处理器（Nios II软核）实现，从而可以构建多轴步进电机控制器的可编程片上系统（SOPC系统）。利用VHDL硬件描述语言，设计了一种高性能步进电机IP核，并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性，构建了一个4轴步进电机控制器的SoPC系统。实验结果表明，此系统可对多轴步进电机实现高精确度控制，每轴的运动是相互独立的，并且控制参数在线可编程。基于这种方式构建的系统，扩展方便、可移植性高、具有广泛的适用性，可用于多轴伺服系统的工业领域。
步进电机IP核
通过设定其内部寄存器值，步进电机IP核能控制步进电机按设定的速度曲线模式运行。该IP核有3个主要功能模块构成．如图1所示。
1）Avalon总线接口：它使该IP核具有Avalon总线接口，可与其它具有相同接口的IP核互联。
2）QEP电路：用于连接一个光电编码器获取电机转子位置等信息，用于判断电机运行是否失步，使本系统可根据用户需要成为闭环控制系统。
3）速度剖面产生：根据设定的速度曲线参数，计算出每个步进脉冲的步进周期，并输出步进脉冲序列到步进电机驱动器，从而驱动步进电机按设定的速度曲线模式运行。它由状态机，步进周期计算模块和PWM电路三部分构成。
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