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CNC步進(jìn)電機控制7 -運動(dòng)機芯
- 軸參數每個(gè)軸有兩個(gè)參數：最大加速度最高速度例如，一個(gè)軸的最大加速度為 20mm/s2，最大速度為 50mm/s。 從連續時(shí)間的運動(dòng)公式中，我們可以推導出比，從怠速開(kāi)始，使用最大加速度，我們將在 2.5 秒后達到最大速度，并在當時(shí)達到 62.5mm 的位置。然后使用最大減速度 （-20mm/s2），我們將再移動(dòng) 62.5 毫米，總共 125 毫米。單軸直線(xiàn)運動(dòng)假設我們想將一個(gè)軸移動(dòng)一個(gè)確定的距離，而不理會(huì )其他軸。有兩種情況：短距離或長(cháng)距離。在第一種情況下（短距離），我們不受最大速度的限制，而在第二種情況下（
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CNC步進(jìn)電機控制6 -運動(dòng)公式
- 由于FPGA運動(dòng)單元只接受加速度和時(shí)間數字，因此PC的工作是計算它們。 由于我們的運動(dòng)單元具有非常簡(jiǎn)單的架構和可預測性，這很容易做到。一點(diǎn)點(diǎn)數學(xué)我們可以隨時(shí)計算軸的位置和速度，只需知道加速度即可。讓我們?yōu)橐粋€(gè)軸提供以下四個(gè)變量：p?是位置s?是速度a?是加速度t?是時(shí)間我們還有增量變量：Δ p 是增量位置（例如，如果位置 p 從 10 移動(dòng)到 15，則 Δp?為 5）Δs?是增量速度Δa?是 delta 加速度Δt?是增量時(shí)間
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CNC步進(jìn)電機控制5 -FPGA運動(dòng)控制器
- FPGA 設計以下是FPGA運動(dòng)控制器框圖（顯示三個(gè)軸）：USB-2 數據在 FIFO 中緩沖，然后進(jìn)入多路復用器。 由于數據是“打包”的，因此需要解復用器將加速度數據分配到每個(gè)積分器的軸。 在積分器之后，脈沖發(fā)生器確保階躍/迪爾脈沖具有正確的時(shí)序。這是集成商的心聲。generate
for(i=0;?i
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CNC步進(jìn)電機控制4 -積分器
- 秘訣在我們的實(shí)現中，PC不會(huì )向FPGA發(fā)送任何位置或速度信息。 相反，它會(huì )發(fā)送加速度和時(shí)間信息。 FPGA 使用積分器將它們轉換為速度和位置（并相應地驅動(dòng)階躍/二極管信號）。因此，我們的運動(dòng)控制器充當加速度積分器。 這很容易實(shí)現，因為在FPGA中，積分器只是一個(gè)累加器。 以下“C”代碼說(shuō)明了FPGA在每個(gè)時(shí)鐘周期的性能：??//?Acceleration?is?known?(provided?by?the?PC)
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CNC步進(jìn)電機控制3 -運動(dòng)控制器
- 軟件與硬件運動(dòng)控制器雖然梯形輪廓易于計算，并且PC通常足以驅動(dòng)步進(jìn)信號，但請考慮以下兩個(gè)缺點(diǎn)：PC 必須是專(zhuān)用的。PC 引入了機械抖動(dòng)（由于步進(jìn)電機的驅動(dòng)時(shí)間不合適，導致軋機晃動(dòng)或運行速度降低）：軟件時(shí)序分辨率受并行接口速度的限制。當多個(gè)軸一起驅動(dòng)，步進(jìn)電機全速運行時(shí)，每個(gè)軸每秒接收幾個(gè) 100000 個(gè)脈沖。 由于軟件無(wú)法同時(shí)在多個(gè)軸上實(shí)現精確的定時(shí)（軟件一次只能做一件事?。?，因此機械抖動(dòng)會(huì )增加，并且可能需要降低全步進(jìn)速度才能進(jìn)行補償。如果您有一臺舊 PC 在壁櫥里無(wú)所事事（就像我們大多數人一樣），不介
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CNC步進(jìn)電機控制2 -步進(jìn)控制
- 并行接口這是一個(gè)典型的業(yè)余愛(ài)好者 CNC 設置。PC 使用其并行（打印機）接口連接到步進(jìn)控制器，進(jìn)而驅動(dòng) CNC 銑床的步進(jìn)電機（有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為“步進(jìn)電機”）。假設我們的工廠(chǎng)有三個(gè)步進(jìn)電機，讓我們放大以查看更多細節。PC 為每個(gè)步進(jìn)電機發(fā)送兩個(gè)信號（步進(jìn)和方向）。然后步進(jìn)控制器生成步進(jìn)輸出（每個(gè)步進(jìn) 4 到 8 根線(xiàn)，具體取決于它們的類(lèi)型）。PC 必須專(zhuān)用于 CNC 任務(wù)，因為步進(jìn)/Dir 信號的時(shí)序必須盡可能精確。 PC 必須在 DOS 模式下運行，或者在 Windows/Linux 模式下運行，但所有其他
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CNC步進(jìn)電機控制1 - 什么是 CNC？
- CNC是驅動(dòng)切割機的控制器。 最受歡迎的切割機是銑床。銑床簡(jiǎn)單的銑床有 3 個(gè)軸，而更復雜的機器有 4 個(gè)或更多軸。這是一臺簡(jiǎn)單的 3 軸銑床。每個(gè)軸都用手柄手動(dòng)控制。在數控機床上，每個(gè)軸都由電機和控制器移動(dòng)，以精確控制電機的旋轉。 例如，假設電機每轉一圈，軸就會(huì )移動(dòng) 1 毫米。 要移動(dòng) 3 毫米，您需要轉 3 圈。 控制器如何確保電機整齊轉動(dòng) 3 圈？電機和回路控制常用的電機有兩種類(lèi)型：步進(jìn)電機和CC電機（CC=連續電流）。步進(jìn)電機通常使用開(kāi)環(huán)運動(dòng)控制，而 CC 電機使用閉環(huán)運動(dòng)控制。解釋這意味著(zhù)什么之
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DDS直接數字合成4 - 插值
- 現在，雖然相位累加器非常精確，但輸出受到查找表中條目數量有限的影響：從一個(gè)條目轉到下一個(gè)條目時(shí)，輸出值會(huì )“跳躍”。 這對于低輸出頻率特別敏感，但也會(huì )影響高輸出頻率，這會(huì )在輸出頻譜中引入不需要的頻率。我們將解決這個(gè)問(wèn)題。 為了便于理解，讓我們回到 15 位相位累加器。// sine without linear interpolationreg [14:0] phase_acc; ? ?// 15bitalways @(posedge clk) phase_acc <= phase
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DDS直接數字合成3 - 相位累加器
- DDS的第二個(gè)技巧是長(cháng)相位累加器。 它允許來(lái)自DDS輸出的信號頻率非常靈活。我們將通過(guò)一個(gè)示例了解它是如何工作的。 讓我們從這個(gè)簡(jiǎn)單的代碼開(kāi)始。reg [10:0] cnt; ? // 11bit counteralways @(posedge clk) cnt <= cnt + 11'h1;sine_lookup my_sine(.clk(clk), .addr(cnt), .value(sine_lookup_output));計數器實(shí)際上是一個(gè)“相位累加器”。 那是因為它每次
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DDS直接數字合成2 - 任意信號
- 為了生成任意信號，DDS 依賴(lài)于兩個(gè)主要技巧。LUT第一個(gè) DDS 技巧是 LUT（查找表）。 LUT 是一個(gè)表格，用于保存我們想要生成的模擬信號的形狀。在FPGA中，LUT是作為blockram實(shí)現的。 在上圖中，我們使用了 512x10 位 LUT，它通常適合一個(gè)或兩個(gè)物理 FPGA 模塊。正弦波最常產(chǎn)生的信號形狀是正弦波。 它很特別，因為它有兩個(gè)對稱(chēng)性，可以很容易地利用它們來(lái)使 LUT 看起來(lái)更大。在正弦波中，第一個(gè)對稱(chēng)性是sin（α）=sin（π-α）。假設我們的 “my_DDS_LUT” blo
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DDS直接數字合成1 - 簡(jiǎn)介
- 讓我們看看FPGA DSS實(shí)現是多么容易。DAC接口好的，您的新FPGA板具有快速DAC（數模轉換器）模擬輸出。 下面是一個(gè)運行頻率為10MHz的100位DAC的電路板設置。在100MHz頻率下，FPGA每10ns向DAC提供一個(gè)新的10位值。DAC輸出模擬信號，對于周期性信號，奈奎斯特限值表示可以達到高達50MHz的速度。一個(gè)簡(jiǎn)單的DDSDDS 通常用于生成周期性信號。 現在，讓我們嘗試一些簡(jiǎn)單的東西并生成一個(gè)方波。module SimpleDDS(DAC_clk, DAC_data);input DA
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