stm32+fpga架構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器

因?yàn)?strong>fpga的高速、高同步、純硬件的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)多軸的同步和單軸任意頻率脈沖的生成，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比stm32自帶的定時(shí)器好用。結(jié)合f407的高性能，高可靠，方便的開發(fā)環(huán)境，可以組合在一起做成類似dsp+fpga的運(yùn)動(dòng)卡，但是價(jià)格低廉，用戶入門容易。



Stm32采用stm32f407，不擴(kuò)展內(nèi)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，用來保持?jǐn)嚯姳Ｗo(hù)的sram內(nèi)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用來實(shí)現(xiàn)和pc機(jī)的連接，232c和485則可以使用modbus-rtu協(xié)議，以太網(wǎng)則實(shí)現(xiàn)econ的協(xié)議。



Stm32<==fsmc==>fpga,數(shù)據(jù)總線為8，數(shù)據(jù)總線為8，8為數(shù)據(jù)總線可以尋找256字節(jié)空間，對于模塊來說完全夠用了。如果空間不夠用，還可以采用簡易的協(xié)議擴(kuò)展方式來做。

Stm32上運(yùn)行ucos或者freertos，fpga簡單的采用quartus運(yùn)行純邏輯，代碼采用verilog語言，fpga不運(yùn)行nios，因?yàn)閚ios很不好用，不可靠，不能用于生產(chǎn)環(huán)境。

運(yùn)動(dòng)邏輯采用stm32來做，fpga是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于stm32的小內(nèi)存，無法將曲線全部計(jì)算出來，只能采用buff或者采用先計(jì)算出規(guī)劃，然后stm32每個(gè)伺服周期計(jì)算下個(gè)周期的數(shù)據(jù)，然后下發(fā)給fpga執(zhí)行，fpga主要是實(shí)現(xiàn)速度控制，同時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)送的脈沖數(shù)量，并可以在fpga內(nèi)部做做簡單的位置環(huán)控制。


參考?xì)W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(dāng)前位置設(shè)置
定位完成
忙標(biāo)識(shí)

位置
速度
加速時(shí)間
減速時(shí)間
當(dāng)前位置



每軸的狀態(tài)
1，是否對零
2，當(dāng)前位置
3，忙標(biāo)識(shí)
4，是否就位

對于ptp的運(yùn)動(dòng)曲線指令，分為幾個(gè)狀態(tài)，
1，計(jì)算曲線范圍和特征，然后記憶
2，計(jì)算完成后，每個(gè)伺服周期，根據(jù)范圍和特征，計(jì)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(zhí)行完成或者位置指令完成，那么停止當(dāng)前指令執(zhí)行，切入空閑態(tài)

JOG移動(dòng)：速度，ta，ts，正反轉(zhuǎn)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(jì)算并寫數(shù)據(jù)到fpga，然后等量外一個(gè)專門的任務(wù)發(fā)同步時(shí)間消息，因?yàn)榱硗庖粋€(gè)任務(wù)是專門的空閑定時(shí)任務(wù)，所以時(shí)鐘是很準(zhǔn)的，專門負(fù)責(zé)按伺服周期通知另外一個(gè)任務(wù)同步信號(hào)。同步信號(hào)工作原理如下
周期計(jì)算任務(wù)定時(shí)器任務(wù)
寫普通數(shù)據(jù)到fpga
等同步信號(hào)《===============================發(fā)出同步觸發(fā)信號(hào)
寫同步信號(hào)數(shù)據(jù)到fpga
伺服接口負(fù)責(zé)提供給別的任務(wù)使用

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