stm32+fpga架構的運動(dòng)控制器

因為fpga的高速、高同步、純硬件的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現多軸的同步和單軸任意頻率脈沖的生成，遠遠比stm32自帶的定時(shí)器好用。結合f407的高性能，高可靠，方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以組合在一起做成類(lèi)似dsp+fpga的運動(dòng)卡，但是價(jià)格低廉，用戶(hù)入門(mén)容易。



Stm32采用stm32f407，不擴展內存sram，外部fpga采用ep4ce6，引腳采用多的那種（黑金的那種），板子上使用rtc電池，用來(lái)保持斷電保護的sram內容。


stm32板子支持以太網(wǎng)，mac使用f407自帶的mac器件。
支持usb，232c，485，can通訊。
usb用來(lái)實(shí)現和pc機的連接，232c和485則可以使用modbus-rtu協(xié)議，以太網(wǎng)則實(shí)現econ的協(xié)議。



Stm32<==fsmc==>fpga,數據總線(xiàn)為8，數據總線(xiàn)為8，8為數據總線(xiàn)可以尋找256字節空間，對于模塊來(lái)說(shuō)完全夠用了。如果空間不夠用，還可以采用簡(jiǎn)易的協(xié)議擴展方式來(lái)做。

Stm32上運行ucos或者freertos，fpga簡(jiǎn)單的采用quartus運行純邏輯，代碼采用verilog語(yǔ)言，fpga不運行nios，因為nios很不好用，不可靠，不能用于生產(chǎn)環(huán)境。

運動(dòng)邏輯采用stm32來(lái)做，fpga是執行機構，由于stm32的小內存，無(wú)法將曲線(xiàn)全部計算出來(lái)，只能采用buff或者采用先計算出規劃，然后stm32每個(gè)伺服周期計算下個(gè)周期的數據，然后下發(fā)給fpga執行，fpga主要是實(shí)現速度控制，同時(shí)統計發(fā)送的脈沖數量，并可以在fpga內部做做簡(jiǎn)單的位置環(huán)控制。


參考歐姆龍的位置控制模塊接口

絕對移動(dòng)
相對移動(dòng)
中斷給進(jìn)
當前位置設置
定位完成
忙標識

位置
速度
加速時(shí)間
減速時(shí)間
當前位置



每軸的狀態(tài)
1，是否對零
2，當前位置
3，忙標識
4，是否就位

對于ptp的運動(dòng)曲線(xiàn)指令，分為幾個(gè)狀態(tài)，
1，計算曲線(xiàn)范圍和特征，然后記憶
2，計算完成后，每個(gè)伺服周期，根據范圍和特征，計算下個(gè)伺服周期的速度值，并發(fā)給fpga
3，如果伺服周期范圍執行完成或者位置指令完成，那么停止當前指令執行，切入空閑態(tài)

JOG移動(dòng)：速度，ta，ts，正反轉移動(dòng)
停止JOG：
絕對PTP移動(dòng)：速度，ta，ts，絕對位置
相對PTP移動(dòng)：速度，ta，ts，相對位置
Servo任務(wù)劃分為兩個(gè)任務(wù)，一個(gè)任務(wù)計算并寫(xiě)數據到fpga，然后等量外一個(gè)專(zhuān)門(mén)的任務(wù)發(fā)同步時(shí)間消息，因為另外一個(gè)任務(wù)是專(zhuān)門(mén)的空閑定時(shí)任務(wù)，所以時(shí)鐘是很準的，專(zhuān)門(mén)負責按伺服周期通知另外一個(gè)任務(wù)同步信號。同步信號工作原理如下
周期計算任務(wù)定時(shí)器任務(wù)
寫(xiě)普通數據到fpga
等同步信號《===============================發(fā)出同步觸發(fā)信號
寫(xiě)同步信號數據到fpga
伺服接口負責提供給別的任務(wù)使用

運動(dòng)軸的狀態(tài)
0空閑1點(diǎn)到點(diǎn)2運動(dòng)停止3點(diǎn)動(dòng)4和編碼器或者虛擬軸同步