基于Spartan-6 FPGA的可擴展驅動(dòng)控制系統

　　最終，我們設計出了一種定制嵌入式軟件應用，可以在運行于 MicroBlaze 處理器系統的 MicriumμC/OS-II 上運行。μC/OS-II 是一種嵌入式操作系統，可增強原型系統的實(shí)時(shí)功能，并提供多任務(wù)、消息隊列和信號量等功能。

　　我們還意識到，應該讓?xiě)玫慕Y構能夠適用于多種不同的網(wǎng)絡(luò )接口。為此，我們設計了一個(gè)接口抽象層，可以讓我們封裝通信和軟件的電機控制組件。

　　在這個(gè)接口的一側(圖 4)，我們實(shí)現了一個(gè)網(wǎng)絡(luò )模塊(Port 公司的 CANopen 或 EtherCAT)，用以管理系統中可用網(wǎng)絡(luò ) IP 核的通信。這些模塊可以無(wú)縫地插入我們的接口抽象層上。在這些協(xié)議棧的頂層，我們把通信和控制數據(比如 PDO、SDO 和 NMT 狀態(tài)交易)傳輸到抽象層中，然后抽象層將數據進(jìn)行轉譯并以諸如啟動(dòng)/停止、以特定速率旋轉或旋轉到特定位置之類(lèi)的命令提交給電機控制應用。

　　圖 4：接口抽象層

　　為了為接口抽象層確定一組通用信息和命令，我們研究了工業(yè)網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域現有的專(zhuān)著(zhù)，研讀了 IEC 61800-7 標準。對現有的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，有幾種用于標準化與驅動(dòng)設備通信的方案(比如 CANopen 使用的 CiA-402、Profinet 使用的 PROFIdrive)。IEC 68000-7 標準提出了驅動(dòng)器的通用表達，并計劃提供這種通用表達與現有驅動(dòng)器特性之間的一組映射。

　　IEC 68000-7 標準提出的概念為我們開(kāi)發(fā)接口抽象層奠定了基礎，使我們能夠對系統的網(wǎng)絡(luò )組件進(jìn)行封裝。我們因此可以更改系統中的網(wǎng)絡(luò )接口，而這只需要對軟件稍加定制修改，就可以讓其與現有的電機控制應用兼容。

　　展望未來(lái)

　　這款智能驅動(dòng)控制系 統原型的成功交付清晰地展現了 FPGA 在工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )、現場(chǎng)總線(xiàn)和電機控制領(lǐng)域的發(fā)展潛力。下一步賽靈思設計服務(wù)部將考慮擴展該目標設計平臺，以支持 Profinet IP 核和協(xié)議棧，向客戶(hù)展現賽靈思設計服務(wù)部采用的模塊方案和設計實(shí)踐的效果。