stm32&fpga 设计运动控制卡

2020-4-13 21:38

stm32&fpga 设计运动控制卡

2020-4-13 21:40

2020-4-13 21:41

2020-4-13 21:41

这个淘宝有成品板吗？

2020-4-13 21:41

2020-4-13 21:42

2020-4-13 21:43

wangjiahao88 发表于 2020-4-13 21:41
这个淘宝有成品板吗？

不一定有的！

2020-4-13 21:44

2020-4-13 21:44

主站可选择带有标准以太网卡的普通PC,IPC或嵌入式PC等，安装Windows
或Linux等操作系统，运行主站协议栈，维护EtherCAT通信，完成逻辑控制、运
动控制、人机交互等任务。
从站可以是通用I/O口从站、信号采集从站及驱动器等任何支持EtherCAT总
线接口的从站设备。考虑到一般的伺服或步进电机驱动器都采用脉冲信号输入，
带有EtherCAT总线接口的伺服驱动器较少且价格较高，为提高本系统兼容性、
应用范围，本文自行设计了6轴运动控制板从站，应用层采用CANopen over
EtherCAT中的CiA402协议在主站中映射成6个CiA402轴，硬件上提供脉冲信
号接口及编码器反馈接口，主站通过6轴运动控制板从站即可控制6台采用脉冲
信号输入的普通伺服或步进电机驱动器。考虑到485总线在工控行业的广泛应用，
运动控制板提供了485总线接口，可以通过此接口连接触摸屏作为分布式人机界
面或其他485总线设备。此外，还提供一定的通用I/O接口，用于逻辑控制。

2020-4-13 21:45

倍福的概念吧！

2020-4-13 21:45

   C1)开放性、兼容性:本系统采用标准化设计，各部分支持应用最广泛的国
际标准，从主站设备到从站设备到驱动器及触摸屏等均采用标准协议通信，各类
设备都有广泛的相互兼容的供应商选择。
   C2)高性能:得益于EtherCAT总线100Mbit/s的高通信速率、高精度的分
布时钟、及系统的开放性，可选用高性能的主从站设备实现优于100us的轴同步
周期，并且主站集中控制的方式可对各轴动态性能的差异进行补偿，进一步提高
各轴之间的同步性。
   C3)易扩展:对于大规模的应用，EtherCAT总线理论上可连接65535个从
站，因此控制规模几乎不受限制，可以无限扩充。
C4)便于开发:主站采用TwinCAT或CoDeSys，可通过IEC61131-3标准语
言编程。
   CS)可裁剪:对于简单的应用，可以自由减小控制规模，降低成本。如采用
低成本嵌入式PC做主站，连接少量从站，用以完成轴数少，流程简单的控制任
务;或不采用EtherCAT总线，组成如2.1.2小结所述的以触摸屏和运动控制板为
主，之间通过485总线通信的485总线多轴运动控制系统，来完成一些对轴的同
步性要求不高的控制任务。

2020-4-13 21:46

如图2.2
为控制网络，
所示为RS485总线多轴运动控制系统结构图，系统采用485总线做
通过触摸屏完成人机交互以及做485通信的主站，
EtherCAT主站，6轴运动控制板也不需要EtherCAT通信接口
本。
整套系统不需要
显著降低系统成
这种系统结构下各轴的轨迹规划、加减速控制、逻辑控制等任务由运动控制
板完成，触摸屏通过485控制网络与Modbus协议与各从站通信，完成人机交互、
监控从站状态、发送控制命令等任务。

2020-4-13 21:46

为实现运动控制系统总体方案设计的功能，运动控制卡需具备以下功能:
   C 1) EtherCAT总线通信功能，作为EtherCAT从站与主站通信，同时为了系
统配置灵活性，EtherCAT总线通信功能作为独立的可选功能;
   C 2 ) 485总线通信功能，通过Modbus协议与触摸屏等设备通信;
   C3)运动控制功能，运动控制卡能够同时控制6个轴的运动，对轴进行加减
速规划，采用脉冲的方式控制6个伺服或步进电机，最大脉冲速度不小于4MHz,
并能够接收不小于4MHz的高速位置反馈信号，以及控制电机使能、接收报警等;
   C4)通用I/O功能，I/O口为自动化控制过程中不可缺少的功能。

2020-4-13 21:49

倍福发明的这个协议吧？逐渐成为了行业标准了啊！

2020-4-13 21:52

2020-4-13 21:54

学习学习！貌似这个和蓝色CD发布的那个有一些类似！

2020-4-13 21:54

根据运动控制板功能目标，设计了如图2.3所示的运动控制板架构
片采用ARM+FPGA的方案，ARM和FPGA
针对AR1Vl和FPGA各自的特点进行功能划分
间采用FSMC并行总线通信
主控芯
以下
AR1Vl芯片做为运动控制板的主控制器件，负责通过EtherCAT总线或485总
线与上位机通信，对CiA402协议及Modbus协议进行解析;通过F SMC总线接
口与FPGA通信，将解析后的上位机传来的控制命令及数据发送给FPGA并读取
FPGA的反馈数据;通过IIC总线将运动控制板的参数信息保存到外部EEPROM
芯片中，并在上电时读取参数并对运动控制板进行配置。
FPGA芯片作为ARM芯片的从设备，主要完成运动控制、I/O控制以及与
ARM通信任务。运动控制包括轴状态控制、加减速控制、脉冲量输出、接收编
码器反馈数据、回零控制等;I/O控制包括对输入I/O进行数字滤波、通过串行数
据扩展输入I/O的LED指示、I/O输出等;与ARM通信任务主要是将FSMC接
口接收的命令及数据输送给各模块以及采集各模块的反馈信号供ARM读取。

2020-4-13 21:55

goodluck09876 发表于 2020-4-13 21:54
学习学习！貌似这个和蓝色CD发布的那个有一些类似！

是啊。。。他的那个构架还是非常经典的构架！DSP+FPGA 创龙的板子可以看看！设计的很好啊！

2020-4-13 21:56

2020-4-13 21:57

经典架构啊！

专栏首页

stm32&fpga 设计运动控制卡

技术奇才奖章

伴坛终老