嵌入式pld器件在步進電機驅動中的應用
吉慶山，馬建偉，于萬海
(邢臺職業(yè)技術學院汽車工程系，邢臺054000)
摘要：結合步進電動機驅動器的特點提出了用pld器件實現(xiàn)步進電機環(huán)形分配器邏輯功能部分的新方法。通過與其它方法的對比分析，闡述了用pld器件實現(xiàn)步進電機環(huán)形分配器的優(yōu)越性和實用性，并用實例說明了完整的設計過程及部分功能模塊的abel -i-fdl語言源文件。
關鍵詞：環(huán)形分配器；pld；isp
中圖分類號：tm383.6；tm273+．5 文獻標志碼：a 文章編號：
1 pld器件概述
pld器件是70年代初發(fā)展起來的新型數(shù)字器件，其主要特點是：
(1)邏輯功能以編程實現(xiàn)，將大部分的硬件設計轉化為軟件設計，實現(xiàn)了“硬件軟化”。
(2) pld器件已進人大規(guī)�；虺笠�(guī)模集成電路( lsi/vlsi)時代，一片pld器件就可以構成一個數(shù)字系統(tǒng)，符合儀器或電子產(chǎn)品小型化、系統(tǒng)芯片化的趨勢。
isp技術，即在系統(tǒng)可編程技術，是20世紀90年代由美國lattice公司首先提出的器件編程技術，它使得我們能夠在產(chǎn)品設計、制造過程的每個環(huán)節(jié)，葚至在產(chǎn)品賣給最終用戶以后，具有對其器件、電路板或整個電子系統(tǒng)進行邏輯重構和修改邏輯功能的能力。isp技術實質上是一種串行縮程技術，它使得可編程邏輯器件可以完全擺脫編程器，只需一根簡單的編程電纜和一臺pc就可以完成器件的編程，****解決了可編程器件的編程問題。
用pld器件實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的流程如圖1所示。
2驅動系統(tǒng)特點及環(huán)形分配器實現(xiàn)方案比較
步進電動機系統(tǒng)由步進電動機本體、步進電動機驅動器和控制器三大部分構成，其系統(tǒng)框圖如圖2所示。其中環(huán)形分配器是驅動器的數(shù)字邏輯部分，根據(jù)所選用步進電動機及其驅動方式，按照相應的勵磁狀態(tài)轉換表規(guī)定的狀態(tài)和順序依次對各相繞組電流進行控制[1]。
環(huán)形分配器的實現(xiàn)方法比較：
方法1：采用標準邏輯器件，缺點明顯：器件多、線路復雜、功耗大、可靠性低、難以實現(xiàn)復雜勵磁方式。
方法2：用計數(shù)器配合eprom存儲器實現(xiàn)。此法線路比較簡單、一種線路可實現(xiàn)多種勵磁方式、與控制器接口方便、速度快，但當勵磁方式復雜、計數(shù)長度長、所需輸出線多時，需要器件較多，線路仍較復雜。
方法3：用軟件實現(xiàn)環(huán)形分配器。環(huán)形分配器的功能集成在微處理器中，在內(nèi)存rom中留出一定區(qū)域存儲環(huán)形分配器的輸出狀態(tài)表，軟件依次將狀態(tài)表的內(nèi)容取出送之相應的輸出口。此法用軟件替代硬件，成本低，設計、修改靈活；但需要占用較多系統(tǒng)資源，速度較慢，當需要較多輸出線時需擴展輸出口。
以上方法各有優(yōu)劣，當然也可選用集成化的環(huán)形分配器模塊，但產(chǎn)品種類甚少貨源不足全定制asic產(chǎn)品，靈活性較差。通過對以t方法分析對比，結合pld器件的特點和可逆循環(huán)計數(shù)尋址eprom存儲器思想提出了用pld器件實現(xiàn)環(huán)形分配器的薪方法。采用軟件編程實現(xiàn)硬件級單芯片環(huán)形分配器，在實現(xiàn)單電機多驅動方式集成、多電機多驅動方式集成和細分驅動等復雜功能方面，其他方法是無法比擬的。
3 pld器件實現(xiàn)環(huán)形分配器的設計
pld器件的開發(fā)依賴于開發(fā)系統(tǒng)，不同的開發(fā)系統(tǒng)支持不同的編程輸入。原理圖輸入在描述連接和接口關系方面有其他方法無可比擬的優(yōu)勢；vhdl或verilog hdl是類似于c語言的行為描述語言，描述復雜設計簡潔且具有很強的邏輯描述和仿真功能；abel-hdl特別適用于簡單系統(tǒng)設計，在器件速度、器件利用率和效率方面優(yōu)于行為描述語言。根據(jù)環(huán)形分配器的可逆循環(huán)計數(shù)尋址eprom存儲器原理，本設計采用支持原理圖輸入和abel hdl輸入的lattice公司的ispexpertsystem開發(fā)系統(tǒng)和isplsi系列器件較為合適。器件型號根據(jù)實現(xiàn)要求的邏輯功能所需資源確定，一般isplsi1016或isplsi1032基本都能實現(xiàn)。
根據(jù)可逆循環(huán)計數(shù)尋址eprom存儲器基本原理，設計出isplsi器件內(nèi)部的頂 |
