基于Spartan-6 FPGA的可擴展驅動(dòng)控制系統

　　SP605 的這種特性使我們能夠使用 QDeSys NetMot FMC的功能來(lái)擴展這個(gè)基本平臺。QDeSys NetMot FMC 具有電機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據的模數轉換器 (ADC)?？梢园央姍C直接與圖 2 所示的輸入/輸出端相連。NetMot FMC 還通過(guò)添加兩個(gè) CAN 接口和兩個(gè)以太網(wǎng)物理層接口，擴展了 SP605 的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )連接功能。它們通過(guò) FMC 接插件和 PLC，通過(guò)標準接口訪(fǎng)問(wèn)FPGA。

　　測試用 PC 機一方面用作 PLC 軟件的主機，另一方面通過(guò) UART 和 JTAG 接口，用作 FPGA編程/調試平臺。此外，我們還在這臺測試用 PC 機上用賽靈思 ISE®12.1 設計套件為 SP605的 LX45T PFGA 開(kāi)發(fā) MicroBlazeTM 嵌入式處理器系統。該嵌入式系統負責處理來(lái)自 PLC 的命令并相應地對電機進(jìn)行控制。

　　圖 2 所示的 MicroBlaze 軟件應用、網(wǎng)絡(luò )和電機控制 IP 模塊代表隨接口(EtherCAT 或 CATopne)和選擇的電機類(lèi)型會(huì )發(fā)生變化的設計模塊。賽靈思設計服務(wù)部面臨的主要挑戰之一是要確保這些選項之間的切換盡量簡(jiǎn)化，從而保證客戶(hù)能夠在將來(lái)把相同的方法重復用于諸如 Profinet 更先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型以及新型電機中。

　　實(shí)現細則

　　讓我們來(lái)詳細查看 Spartan-6 嵌入式系統的各個(gè)組成部分。如圖 3 所示，我們使用的電機控制 IP 模塊——賽靈思電機控制庫 (XMCLIB) 在兩個(gè)設計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(kāi)發(fā)套件 (SDK) 上，讓 FPGA 控制 NetMot FMC 的電機電力電子系統。這樣我們就可以把 IP 核添加到 Xilinx Platform Studio (XPS) 項目的嵌入式設計中，并對其進(jìn)行配置，使之適用于通過(guò) FMC 接插件連接到 FPGA 的電機。XMCLIB 軟件驅動(dòng)程序是一套底層功能，使電機控制應用能夠訪(fǎng)問(wèn) XMCLIB 寄存器接口。

　　圖 3：CAN/EtherCAT 嵌入式系統

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