stm32+fpga的运动控制器 控制器, 定时器, 开发, 硬件, 用户

yuyang911220

因为fpga的高速、高同步、纯硬件的特点，可以很好的实现多轴的同步和单轴任意频率脉冲的生成，远远比stm32自带的定时器好用。结合f407的高性能，高可靠，方便的开发环境，可以组合在一起做成类似dsp+fpga的运动卡，但是价格低廉，用户入门容易。



Stm32采用stm32f407，不扩展内存sram，外部fpga采用ep4ce6，引脚采用多的那种（黑金的那种），板子上使用rtc电池，用来保持断电保护的sram内容。


stm32板子支持以太网，mac使用f407自带的mac器件。
支持usb，232c，485，can通讯。
usb用来实现和pc机的连接，232c和485则可以使用modbus-rtu协议，以太网则实现econ的协议。



Stm32 <==fsmc==>fpga,数据总线为8，数据总线为8，8为数据总线可以寻找256字节空间，对于模块来说完全够用了。如果空间不够用，还可以采用简易的协议扩展方式来做。

Stm32上运行ucos或者freertos，fpga简单的采用quartus运行纯逻辑，代码采用verilog语言，fpga不运行nios，因为nios很不好用，不可靠，不能用于生产环境。

运动逻辑采用stm32来做，fpga是执行机构，由于stm32的小内存，无法将曲线全部计算出来，只能采用buff或者采用先计算出规划，然后stm32每个伺服周期计算下个周期的数据，然后下发给fpga执行，fpga主要是实现速度控制，同时统计发送的脉冲数量，并可以在fpga内部做做简单的位置环控制。


参考欧姆龙的位置控制模块接口

绝对移动
相对移动
中断给进
当前位置设置
定位完成
忙标识

位置
速度
加速时间
减速时间
当前位置



每轴的状态
1，是否对零
2，当前位置
3，忙标识
4，是否就位

对于ptp的运动曲线指令，分为几个状态，
1，计算曲线范围和特征，然后记忆
2，计算完成后，每个伺服周期，根据范围和特征，计算下个伺服周期的速度值，并发给fpga
3，如果伺服周期范围执行完成或者位置指令完成，那么停止当前指令执行，切入空闲态

JOG移动：速度，ta，ts，正反转移动
停止JOG：
绝对PTP移动：速度，ta，ts，绝对位置
相对PTP移动：速度，ta，ts，相对位置
Servo任务划分为两个任务，一个任务计算并写数据到fpga，然后等量外一个专门的任务发同步时间消息，因为另外一个任务是专门的空闲定时任务，所以时钟是很准的，专门负责按伺服周期通知另外一个任务同步信号。同步信号工作原理如下
周期计算任务                                     定时器任务
写普通数据到fpga                              
等同步信号  《===============================发出同步触发信号                                      
写同步信号数据到fpga
伺服接口负责提供给别的任务使用

运动轴的状态
0 空闲 1点到点 2运动停止 3点动 4和编码器或者虚拟轴同步