基于Spartan-6 FPGA的可擴展驅動控制系統

　　SP605 的這種特性使我們能夠使用 QDeSys NetMot FMC的功能來擴展這個基本平臺。QDeSys NetMot FMC 具有電機控制所需要的電力電子元件，比如電壓逆變器，以及用于采集傳感器數據的模數轉換器 (ADC)。可以把電機直接與圖 2 所示的輸入/輸出端相連。NetMot FMC 還通過添加兩個 CAN 接口和兩個以太網物理層接口，擴展了 SP605 的工業網絡連接功能。它們通過 FMC 接插件和 PLC，通過標準接口訪問FPGA。

　　測試用 PC 機一方面用作 PLC 軟件的主機，另一方面通過 UART 和 JTAG 接口，用作 FPGA編程/調試平臺。此外，我們還在這臺測試用 PC 機上用賽靈思 ISE®12.1 設計套件為 SP605的 LX45T PFGA 開發 MicroBlazeTM 嵌入式處理器系統。該嵌入式系統負責處理來自 PLC 的命令并相應地對電機進行控制。

　　圖 2 所示的 MicroBlaze 軟件應用、網絡和電機控制 IP 模塊代表隨接口(EtherCAT 或 CATopne)和選擇的電機類型會發生變化的設計模塊。賽靈思設計服務部面臨的主要挑戰之一是要確保這些選項之間的切換盡量簡化，從而保證客戶能夠在將來把相同的方法重復用于諸如 Profinet 更先進的工業網絡類型以及新型電機中。

　　實現細則

　　讓我們來詳細查看 Spartan-6 嵌入式系統的各個組成部分。如圖 3 所示，我們使用的電機控制 IP 模塊——賽靈思電機控制庫 (XMCLIB) 在兩個設計版本中是完全相同的。這個定制 IP 核可以直接插在賽靈思嵌入式開發套件 (SDK) 上，讓 FPGA 控制 NetMot FMC 的電機電力電子系統。這樣我們就可以把 IP 核添加到 Xilinx Platform Studio (XPS) 項目的嵌入式設計中，并對其進行配置，使之適用于通過 FMC 接插件連接到 FPGA 的電機。XMCLIB 軟件驅動程序是一套底層功能，使電機控制應用能夠訪問 XMCLIB 寄存器接口。

　　圖 3：CAN/EtherCAT 嵌入式系統

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