如何創(chuàng)建多軸CNC銑床FPGA控制器。CNC工程該項目包含7個部分：第1部分：什么是CNC？第2部分：步進控制第3部分：運動控制器第4部分：積分器第5部分：FPGA運動控制器第6部分：運動公式第7部分：運動
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FPGA CNC 步進電機
軸參數每個軸有兩個參數：最大加速度最高速度例如，一個軸的最大加速度為 20mm/s2，最大速度為 50mm/s。 從連續(xù)時間的運動公式中，我們可以推導出比，從怠速開始，使用最大加速度，我們將在 2.5 秒后達到最大速度，并在當時達到 62.5mm 的位置。然后使用最大減速度 （-20mm/s2），我們將再移動 62.5 毫米，總共 125 毫米。單軸直線運動假設我們想將一個軸移動一個確定的距離，而不理會其他軸。有兩種情況：短距離或長距離。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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FPGA CNC 運動機芯
由于FPGA運動單元只接受加速度和時間數字，因此PC的工作是計算它們。 由于我們的運動單元具有非常簡單的架構和可預測性，這很容易做到。一點點數學我們可以隨時計算軸的位置和速度，只需知道加速度即可。讓我們?yōu)橐粋€軸提供以下四個變量：p?是位置s?是速度a?是加速度t?是時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 移動到 15，則 Δp?為 5）Δs?是增量速度Δa?是 delta 加速度Δt?是增量時間
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FPGA CNC 運動公式
FPGA 設計以下是FPGA運動控制器框圖（顯示三個軸）：USB-2 數據在 FIFO 中緩沖，然后進入多路復用器。 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序。這是集成商的心聲。generate
for(i=0;?i
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FPGA CNC 運動控制器
秘訣在我們的實現中，PC不會向FPGA發(fā)送任何位置或速度信息。 相反，它會發(fā)送加速度和時間信息。 FPGA 使用積分器將它們轉換為速度和位置（并相應地驅動階躍/二極管信號）。因此，我們的運動控制器充當加速度積分器。 這很容易實現，因為在FPGA中，積分器只是一個累加器。 以下“C”代碼說明了FPGA在每個時鐘周期的性能：??//?Acceleration?is?known?(provided?by?the?PC)
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FPGA CNC 步進電機 積分器
軟件與硬件運動控制器雖然梯形輪廓易于計算，并且PC通常足以驅動步進信號，但請考慮以下兩個缺點：PC 必須是專用的。PC 引入了機械抖動（由于步進電機的驅動時間不合適，導致軋機晃動或運行速度降低）：軟件時序分辨率受并行接口速度的限制。當多個軸一起驅動，步進電機全速運行時，每個軸每秒接收幾個 100000 個脈沖。 由于軟件無法同時在多個軸上實現精確的定時（軟件一次只能做一件事?。虼藱C械抖動會增加，并且可能需要降低全步進速度才能進行補償。如果您有一臺舊 PC 在壁櫥里無所事事（就像我們大多數人一樣），不介
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FPGA CNC 步進電機 運動控制器
并行接口這是一個典型的業(yè)余愛好者 CNC 設置。PC 使用其并行（打印機）接口連接到步進控制器，進而驅動 CNC 銑床的步進電機（有時簡稱為“步進電機”）。假設我們的工廠有三個步進電機，讓我們放大以查看更多細節(jié)。PC 為每個步進電機發(fā)送兩個信號（步進和方向）。然后步進控制器生成步進輸出（每個步進 4 到 8 根線，具體取決于它們的類型）。PC 必須專用于 CNC 任務，因為步進/Dir 信號的時序必須盡可能精確。 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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FPGA 步進電機
CNC是驅動切割機的控制器。 最受歡迎的切割機是銑床。銑床簡單的銑床有 3 個軸，而更復雜的機器有 4 個或更多軸。這是一臺簡單的 3 軸銑床。每個軸都用手柄手動控制。在數控機床上，每個軸都由電機和控制器移動，以精確控制電機的旋轉。 例如，假設電機每轉一圈，軸就會移動 1 毫米。 要移動 3 毫米，您需要轉 3 圈。 控制器如何確保電機整齊轉動 3 圈？電機和回路控制常用的電機有兩種類型：步進電機和CC電機（CC=連續(xù)電流）。步進電機通常使用開環(huán)運動控制，而 CC 電機使用閉環(huán)運動控制。解釋這意味著什么之
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FPGA 步進電機 CNC
DDS 是一種用于創(chuàng)建信號發(fā)生器的好方法。項目介紹任意信號相位累加器插值
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FPGA DDS 直接數字合成
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：從一個條目轉到下一個條目時，輸出值會“跳躍”。 這對于低輸出頻率特別敏感，但也會影響高輸出頻率，這會在輸出頻譜中引入不需要的頻率。我們將解決這個問題。 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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FPGA DDS 插值
DDS的第二個技巧是長相位累加器。 它允許來自DDS輸出的信號頻率非常靈活。我們將通過一個示例了解它是如何工作的。 讓我們從這個簡單的代碼開始。reg [10:0] cnt; ? // 11bit counteralways @(posedge clk) cnt <= cnt + 11'h1;sine_lookup my_sine(.clk(clk), .addr(cnt), .value(sine_lookup_output));計數器實際上是一個“相位累加器”。 那是因為它每次
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FPGA DDS 相位累加器
為了生成任意信號，DDS 依賴于兩個主要技巧。LUT第一個 DDS 技巧是 LUT（查找表）。 LUT 是一個表格，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實現的。 在上圖中，我們使用了 512x10 位 LUT，它通常適合一個或兩個物理 FPGA 模塊。正弦波最常產生的信號形狀是正弦波。 它很特別，因為它有兩個對稱性，可以很容易地利用它們來使 LUT 看起來更大。在正弦波中，第一個對稱性是sin（α）=sin（π-α）。假設我們的 “my_DDS_LUT” blo
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FPGA DDS LUT
讓我們看看FPGA DSS實現是多么容易。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。一個簡單的DDSDDS 通常用于生成周期性信號。 現在，讓我們嘗試一些簡單的東西并生成一個方波。module SimpleDDS(DAC_clk, DAC_data);input DA
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FPGA DDS DAC接口
圖形 LCD 面板 4 - 文本讓我們嘗試在面板上顯示字符。 這樣，面板就可以用作文本終端。我們的 480x320 示例面板可用作 80 列 x 40 行控制臺（使用 6x8 字符字體）或 60 列 x 40 行控制臺（使用 8x8 字符字體）。 我們將使用“字符生成器”技術。字符生成器讓我們假設“你好”這個詞在屏幕上的某個地方。在 ASCII 中，它使用 5 個字節(jié)（0x48、0x65、0x6C、0x6C、0x6F）。 我們的簡單字符生成器使用一個 RAM 來保存要顯示的字符，并使用一個 ROM 來保存
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FPGA 圖形LCD面板
圖形 LCD 面板 3 - 圖形讓我們研究一下生成圖形視頻數據的 3 種方法。柵格化位圖在 LCD 上顯示圖形的經典（且簡單）方法是將光柵化位圖數據保存到 RAM 中。我們將在這里使用一個 blockram。我們在這里顯示一個 128x32 像素的小位圖（非常適合 4Kbits 塊內存）：// Use a blockram to hold the graphical data
wire [7:0] Bit
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FPGA 圖形LCD面板
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