基于FPGA的永磁同步电机控制器设计

提出一种基于FPGA的永磁同步电机控制器的设计方案,该设计可应用于具有高动态性能要求的永磁同步电机伺服控制系统.为提高伺服控制系统的实时性.简化电路及节省成本.该系统设计采用Ahem公司生产的CycloneⅢ EP3C25Q240C8型FPGA器件实现电机控制器.嵌入NiosⅡ CPU软核配合片内硬件乘法器及可编程逻辑门阵列.实现软硬件协同工作.通过QuartusⅡ软件自带的SignalTapⅡ嵌入式逻辑分析仪进行板上调试验证,得到带有死区输出的PWM波形.该PWM波形可用于电机驱动.     

基于DSP和FPGA的望远镜伺服控制系统设计

针对交流永磁同步电机驱动的大型望远镜的高精度、低速平稳运行问题,研制了一套基于浮点数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的驱动控制器。该控制器以DSP 作为主控制器,FPGA 作为协控制器,主控制器完成控制算法、接受指令等功能,协控制器实现PWM 产生、电流采集、速度检测等功能。根据永磁同步电机矢量控制原理建立了永磁同步电机的数学模型,进行了永磁同步电机控制器的硬件设计;在硬件设计的基础上,采用自适应PI 对望远镜的低速控制性能进行了研究。实验结果表明:当望远镜以32.4 （）/s 匀速运行时,速度波动范围为0.648 （）/s;当对望远镜做最大速度为1（）/s,最大加速度为1（）/s2 的正弦引导时,最大引导误差为9.72 ,引导误差RMS 值为3.24 ;该驱动控制系统能够实现望远镜的低速平稳运行,满足大型望远镜伺服控制系统的性能要求。     

基于FPGA的多轴控制器设计

介绍了一种基于FPGA的多轴控制器,控制器主要由ARM7(LPC2214)和FPGA(EP2C5T144C8)及其外围电路组成,用于同时控制多路电机的运动。利用Verilog HDL硬件描述语言在FPGA中实现了电机控制逻辑,主要包括脉冲控制信号产生、加减速控制、编码器反馈信号的辨向和细分、绝对位移记录、限位信号保护逻辑等。论文中给出了FPGA内部一些核心逻辑单元的实现,并利用QuartusⅡ、Modelsim SE软件对关键逻辑及时序进行了仿真。实际使用表明该控制器可以很好控制多轴电机的运动,并且能够实现高精度地位置控制。     

基于片上可编程系统的永磁同步电机控制器的设计与实现

针对永磁同步电机损耗少、效率高等特点,设计了一种基于片上可编程系统的永磁同步电机控制器,以FPGA为载体,Nios Ⅱ为中央处理器,数据采集接口作为片上外围设备,并使用DSP Builder工具实现基于模型的空间矢量控制算法模块,组成完整的片上系统,实现电流、速度和位置的精确控制。工程实践结果表明,基于SoPC技术的永磁同步电机控制器能够达到高精度、快响应的稳定控制效果。     

用FPGA实现多路PWM输出的接口设计与仿真

在电机控制等许多应用场合,需要产生多路频率和脉冲宽度可调的PWM(脉宽调制)波形。文中用Altera公司FPGA(现场可编程门阵列)产品开发工具QuartusⅡ,以设计6路PWM输出接口为例,介绍了用FPGA实现多路PWM输出的接口设计和仿真方法,并给出了功能仿真和器件仿真的波形。在嵌入式系统中通过FPGA扩展系统功能,整个系统的效率和功能可以得到最大限度的提高,是一种较好的选择。     

永磁同步电机矢量控制系统的EKF无传感器控制策略

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器转子位置与速度估算方法,并以此为基础实现了永磁同步电机的无传感器矢量控制系统。通过测量流过电机定子电流和电机端电压在线估计电机转子的位置和速度,实现永磁同步电机的无传感器控制策略。仿真和实验结果验证了该方案的可行性及有效性。     

随机载波PWM控制对PMSM谐波抑制的研究

在三相逆变器驱动的永磁同步电机运行过程中,相电流谐波会使永磁同步电机的定子、转子的损耗增大.在严重的电流谐波的影响下,电动机振动和噪声增大,严重影响永磁同步电机的正常运行.针对上述影响,本文引入一种随机载波频率PWM技术,通过随机化载波频率,生成随机频率的PWM波,经逆变器后,对相电流进行适当滤波后控制永磁同步电机,来抑制在控制永磁同步电机运行过程中的相电流和转速谐波,提升永磁同步电机的控制性能.通过与传统的PWM控制方案对比,在仿真和实验结果中发现,随机载波PWM方案对相电流和电机转速的谐波抑制有良好的效果.     

基于FPGA的步进电机控制器研究和实现

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构,已广泛应用于各种自动化控制系统中。为了提高对步进电机的细分要求,提出了基于FPGA控制的步进电机控制器方案。给出了用VHDL语言层次化设计各功能模块的过程,利用QuartusⅡ进行仿真,给出了仿真结果,并成功地在FPGA器件上验证了设计的可能性。采用FPGA器件和VHDL语言。只需修改模块程序参数,而无须修改硬件电路就能实现各种控制。该设计硬件结构简单可靠,可根据实践需要灵活方便进行配置。     

基于FPGA的直流电动机伺服系统改进

随着电子技术的发展,直流电机控制的方式正在发生着很大的变化。当计算机进入控制领域后,PWM脉宽调制方式已经成为电机控制的主流。随着可编程逻辑器件的出现,又给直流电机的伺服提供了新的方法和手段。文中系统利用FPGA作为主控制芯片,利用VHDL语言在片内实现分频模块,AD控制模块,反馈控制模块等,最后完成对PWM波形的脉宽调制,从而达到对电机的转速、正转或者反转等等参数的控制。在Quartus II软件上仿真后说明采用位置反馈、速度反馈和电流反馈对直流电机进行控制更精确,更可靠。     

基于FPGA的可调信号发生器

基于FPGA的应用技术,采用Altera 公司 DE2-70开发板的Cyclone Ⅱ系列EP2C70作为核心器件,设计了一种基于FPGA的新型可调信号发生器.通过Quartus Ⅱ软件及Verilog HDL编程语言设计LPM_ROM模块定制数据ROM,并通过地址指针读取ROM中不同区域的数据,根据读取数据间隔的不同,实现调整频率功能,该系统可产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形信号,并使用嵌入式逻辑分析仪对产生的不同波形信号进行实时测试,实验证明,该可调信号发生器系统软件模拟数据和理论定制波形相吻合.     

Design and Implementation of Embedded Transmission Control Protocol/Internet Protocol Network Based on System-on-programmable Chip

A scheme of transmission control protocol/Internet protocol（TCP/IP） network system based on system-on-programmable chip（SOPC） is proposed for the embedded network communication. In this system, Nios processor, Ethernet controller and other peripheral logic circuits are all integrated on a Stratix Ⅱ field programmable gate array （FPGA） chip by using SOPC builder design software. And the network communication is realized by transplanting MicroC/OS Ⅱ （uC/OS Ⅱ ） operation system and light weight Internet protocol（LwIP）. The design idea, key points and the structures of both software and hardware of the system are presented and ran with a telecommunication example. The experiment shows that the embedded TCP/IP network system has high reliability and real-time performance.     

基于FPGA的GPS＋GSM双重车载定位系统设计

为了克服一般车载导航系统定位不连贯的缺陷,利用NiosⅡ软核处理器配置灵活、扩展性强等特点,结合GPS和GSM模块,设计出了一种基于SoPC技术的双重定位系统。该设计利用SoPC Builder开发工具将NiosⅡ处理器、存储器和接口等组件及μC/OS-Ⅱ操作系统快速地嵌入到FPGA中,用单个芯片完成了人机交互模块、控制模块和通信模块等功能,较一般的GPS导航设备更能实现较高精度的实时连续系统定位,且该设计在不改变硬件的基础上可方便升级、扩展更多功能。     

基于SOPC的脉冲发生器

为了给分布式拉曼测温系统中的激光器提供激励源,设计一个稳定性好、纳秒级脉宽、周期可控、占空比可调的高速脉冲发生器。以Ahera公司的CycloneⅡ系列的EP2C5Q208C8为核心的核心板和一些外围器件组成硬件电路。高速脉冲发生器是在QuaflusⅡ软件平台下,使用VHDL在FPGA上用硬件逻辑电路设计。脉冲发生器控制系统是利用QuartusⅡ开发软件扣其中集成的SoPC Builder系统开发工具进行设计。实验结果表明,该脉冲发生器稳定输出脉宽为10～500ns．周期为1μs～1ms,占空比可调的窄脉冲,满足分布式拉曼测温系统的要求。     

基于NiosⅡ的嵌入式Web模块

针对目前一部分智能化设备无法接入互联网的问题,设计了一种基于NiosⅡ的带有CGI（通用网关接口）功能的嵌入式Web模块,该模块作为浏览器和具体应用之间的接口,解决了不带互联网接入功能的智能化设备的互联网接入问题。为智能家电、智能化测控仪器等提供了一种方便的通用互联网接口。该模块硬件电路采用SOPC（片上可编程系统）技术,在SOPC Builder中利用FPGA芯片定制所需的NiosⅡ处理器及各种接口电路,软件上利用NiosⅡIDE（集成开发环境）中集成的实时内核μC／OS—Ⅱ及嵌入式协议栈LwIP实现软件的设计。     

基于IEEE 802．16d OFDM系统的FPGA设计

研究基于IEEE 802．16d OFDM系统的FPGA实现。首先探讨了基于802．16d的OFDM系统FPGA设计的构架。然后采用VHDL硬件描述语言实现了发送端和接收端各个模块。最后选用了Altera公司CycloneⅡ系列的EP2C35F484C6芯片,在QuartusⅡ软件环境下对VHDL代码进行了综合。     

基于SOPC的SVPWM信号发生器的实现

本文提出了一种基于SOPC技术的SVPWM信号发生器的实现策略,采用Verilog HDL定制系统需要的外设,并在FPGA芯片内部嵌入一个NiosⅡ处理器软核,从而采用软硬件协同工作的方式来实现SVPWM调制算法。该方案结合了SVPWM与SOPC技术的优点,在高性能的控制系统中有重要的应用价值,为设计高性能的电机控制系统提供了一种全新的实现方法。最后在Altera公司CycloneⅢ系列的EP3C25 FPGA芯片上进行实验,验证了系统的可行性与正确性。     

基于Verilog HDL的ADS8322转换控制器设计

根据项目需求,采用Cyclone II系列EP2C8现场可编程逻辑门阵列（FPGA）作为控制核心,对16位高速模数转换芯片ADS8322进行控制,设计了一种基于Verilog硬件描述语言的ADS8322采样控制逻辑电路,该文详细阐明了ADS8322的特点和工作时序,采用有限状态机,实现了控制器电路的时序逻辑。同时给出采...     

基于FPGA的千兆以太网设计

千兆以太网拥有传输速度快、传输距离远、稳定可靠等优点,是当前嵌入式系统的应用热点。FPGA拥有丰富的逻辑和管脚资源,常用于高速数据处理和通信的嵌入式系统。本文描述一个基于FPGA的千兆以太网系统的设计,本设计在硬件上主要使用千兆以太网PHY芯片88E1111和Altera公司的StratixⅢ系列的FPGA,在FPGA的逻辑上实现NiosⅡ嵌入式系统和以太网的MAC控制器,在NiosⅡ系统的软件上移植入MicroC／OS-Ⅱ实时多任务操作系统和NicheStackTCP／IP协议堆栈。在FPGA上实现千兆以太网设计,有效提高了系统的可靠性和集成性,充分扩展FPGA的功能。     

UHF RFID读写器控制模块的SOPC设计

为简化UHF RFID读写器系统设计,提高读写器控制模块控制协调能力、抗干扰强度、降低功耗,提出了一种基于NiosⅡ处理器的UHF RFID读写器控制模块的SOPC设计方案。采用SOPC设计理念,在一个可配置的FPGA芯片上嵌入NiosⅡ处理器,搭载操作系统,实现收发信号的数字处理控制及与上位机系统的通信控制。根据设计需要充分配置了处理器性能,给出了模块硬件结构,模块与上位机、数字基带处理模块间的通信接口及模块软件设计流程图。仿真结果表明,该控制模块能实现所需控制信号的产生和传输,完成协议解析、时序控制、状态转换及防碰撞等功能。与传统嵌入式控制模块相比,该控制模块实时控制能力强、稳定性高,功耗更低,外围电路更简单,系统更小型化。