总体设计方案

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1、总体设计方案1、FPGA控制电机总体原理图如下：2、各部分的功能2.1、transceiverCAN：CAN收发器（transceiverCAN）是CAN协议控制器与物理总线直接的接口；可以为总线提供差动的发送功能，为CAN控制器提供差动的接收功能。.CAN协议只有两层：物理层和数据链路层。CAN收发器（也就是协议控制器）的作用就是完成数据链路层组帧和生成物理层比特流，驱动器的作用是吧控制器输出的高低逻辑电平编程CAN总线的差分式电平。协议相关的内容基本都由协议控制器完成，单片机软件上只要配置需要的通

2、信速率、帧ID以及发送的数据内容，然后告知收发器，让它发送就OK。不需要从软件上编写协议。2.2、FPGA芯片：芯片FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用矢量控制策略对电机进行控制；FPGA芯片的内部包括：1、可编程输入输出单元（IOB）；2、可

3、配置逻辑块（CLB）；3、数字时钟管理模块（DCM）；4、嵌入式块RAM（BRAM）；5、丰富的布线资源；6、底层内嵌功能单元；7、内嵌专用硬核。FPGA芯片接收CAN收发器的输出信号，输出一个PWM波，并接收桥式驱动器反馈的诊断信号、反相器发送的实时信号和电机旁的位置检测器反馈的位移信号。2.3、BridgeDriver：桥式驱动器（BridgeDriver）在整个控制环节中，正好处于主控制箱(MAINCONTROLLER)和马达(MOTOR)的中间换节。他的主要功能是接收来自主控制箱(NCCARD

4、)的信号，然后将信号进行处理再转移至马达,并且将马达的工作情况反馈至主控制箱(MAINCONTROLLER)。2.4、phaseinverter：逆变器（phaseinverter）是可以将直流输入信号转化为交流信号输出。3、软硬件配合问题3.1、系统设计采用Ahera公司生产的CycloneIIIEP3C25Q240C8型FPGA器件实现电机控制器。嵌入NiosⅡCPU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SignalTaplI嵌入式逻辑分析仪进

5、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。3.2、NiosⅡ系统软件设计：系统设计的软件程序主要在NiosIED软件中编辑调试，实现按键中断程序，按键如下：reset(复位)，start／stop(启动和暂停)，choose(参数选择)，increase(参数值的增量)，de-crease(参数值的减量)，transmit(参数的传输)；并实现串口通信中断程序。3.3、电机硬件驱动模块　　电机硬件驱动模块实现clark，park，i_park坐标变换，PI调节器，SVP

6、WM产生器，转速检测等硬件模块等双闭环结构。由于上述各个模块设计比较简单常见，因此，这里主要介绍SoPC时序控制部分。Reset按键为全局复位。复位后系统软件从主程序入口开始执行；而此时硬件驱动模块中的两个状态计数器为“-1”。这两个计数器计数时间对应50μs和1ms，分别对应于电流环和速度环的采样时间。一旦检测到来自NiosⅡ处理器的start高电平信号，该信号作为计数使能信号，这两个计数器从“0”开始计数，计数为“0”时产生一个高电平脉冲信号，电流环计数器脉冲用于锁存SVPWM中的Ta，Tb，Tc

7、(三相占空比信号)，并启动A／D转换。速度环的计数器脉冲锁存一个反馈速度信号，然后计数器循环计数。