[實用新型]一種基于DSP和FPGA的多軸步進電機驅動控制板卡

有效

• 申請號: 201821958363.6
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN209170256U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 余漆;鄧天華;李登靜;晁攀攀;熊亞明
• 申請（專利權）人: 四川九洲電器集團有限責任公司
• 主分類號: H02P8/40
• 分類號: H02P8/40
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 侯永帥;龐許倩

本實用新型涉及一種基于DSP和FPGA的多軸步進電機驅動控制板卡，屬于步進電機伺服系統運動控制技術領域，解決了現有控制板卡接口不足、并行能力弱、可擴展性差，集成度不高的問題。包括：電源模塊，將外部直流電源電壓轉化為DSP模塊、FPGA模塊和接口電路模塊的工作電壓；DSP模塊與FPGA模塊通過總線相連；FPGA模塊與步進電機驅模塊、接口電路模塊相連；接口電路模塊，連接外部信號；步進電機驅動模塊與外部直流電源相連、步進電機相連。該板卡結合DSP和FPGA各自的優點，并將步進電機的驅動芯片集成到一塊驅動控制板卡上，既保證了硬件系統對于外部接口的廣泛適應能力，硬件系統上進行軟件編程相對簡單，同時驅動控制一體的設計，硬件體積小，重量輕，成本低。

技術領域

本實用新型涉及步進電機伺服系統運動控制技術領域，尤其涉及一種基于DSP和FPGA的多軸步進電機驅動控制板卡。

背景技術

在不失步的情況下，步進電機的轉速和位置只取決于給定脈沖的頻率和個數，步距角與脈沖數成線性關系，控制相對簡單，使得步進電機組成的伺服系統的到廣泛的應用。隨著現在工業和軍事的發展以及電子電力器件的進步，對由步進電機組成的伺服控制系統的要求也越來越高，因此由步進電機組成的伺服控制系統也越來越復雜，系統中步進電機的的數量也可能存在多個。

目前，在多軸步進電機伺服控制領域，目前其硬件構架主要有五類：1)MCU/DSP+單步進電機驅動器；2)MCU/DSP+三軸/六軸步進電機驅動器+單步進電機驅動器；3)FPGA+單步進電機驅動器；4)PLC+單步進電機驅動器；5)DSP與FPGA+單步進電機驅動器。

對于第一類，雖然能夠同時實現簡單的多軸步進電機的伺服控制，但對于復雜的伺服控制系統，如系統中需要接入慣性測量、雙北斗定位定向和上位機等各種串行信號和開關信號下，硬件系統外部接口不足；對于第二類，除了存在第一類的外部接口不足問題外，還因為需要一個三軸/六軸步進電機驅動器作為中轉，整個控制系統的實時性無法得到保障；對于第三類，在同時滿足系統對外的接口能力和系統的解算和存儲能力的情況下，對FPGA的要求較高，使得硬件系統成本升高。另外目前FPGA對電機控制領域的支持不如MCU或DSP完善，使得采用純FPGA作為核心處理器的硬件系統的軟件編程較為復雜；對于第四類，由于環境適應性問題，一般無法滿足在軍工和航空航天上的應用；對于第五類，DSP和FPGA的控制板卡和單步進電機驅動器，對于多步進電機伺服控制系統，系統硬件較為分散，硬件體積大，成本較高。綜上所述，現有電機伺服控制方式在需要多個步進電機作為執行機構的復雜伺服運動控制系統中，已不能夠滿足生產和使用的要求，存在接口不足、并行能力弱、可擴展性差，集成度不夠等問題。

實用新型內容

鑒于上述的分析，本實用新型旨在提供一種基于DSP和FPGA的多軸步進電機驅動控制板卡，用以解決現有控制板卡接口不足、并行能力弱、可擴展性差，集成度不高的問題。

本實用新型的目的主要是通過以下技術方案實現的：

提供了一種基于DSP和FPGA的多軸步進電機驅動控制板卡，包括FPGA模塊、DSP模塊、電源模塊、接口電路模塊和步進電機驅動模塊；

電源模塊將外部直流電源電壓轉化為所述DSP模塊、FPGA模塊和接口電路模塊的工作電壓；

DSP模塊與所述FPGA模塊通過總線相連；

FPGA模塊與所述步進電機驅模塊、接口電路模塊分別相連；

接口電路模塊，用于連接外部信號；

步進電機驅動模塊與外部直流電源、步進電機分別相連。