嵌入式pld器件在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用
吉慶山，馬建偉，于萬(wàn)海
(邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程系，邢臺(tái)054000)
摘要：結(jié)合步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)提出了用pld器件實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器邏輯功能部分的新方法。通過(guò)與其它方法的對(duì)比分析，闡述了用pld器件實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器的優(yōu)越性和實(shí)用性，并用實(shí)例說(shuō)明了完整的設(shè)計(jì)過(guò)程及部分功能模塊的abel -i-fdl語(yǔ)言源文件。
關(guān)鍵詞：環(huán)形分配器；pld；isp
中圖分類(lèi)號(hào)：tm383.6；tm273+．5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：
1 pld器件概述
pld器件是70年代初發(fā)展起來(lái)的新型數(shù)字器件，其主要特點(diǎn)是：
(1)邏輯功能以編程實(shí)現(xiàn)，將大部分的硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了“硬件軟化”。
(2) pld器件已進(jìn)人大規(guī)�；虺笠�(guī)模集成電路( lsi/vlsi)時(shí)代，一片pld器件就可以構(gòu)成一個(gè)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(shì)。
isp技術(shù)，即在系統(tǒng)可編程技術(shù)，是20世紀(jì)90年代由美國(guó)lattice公司首先提出的器件編程技術(shù)，它使得我們能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)，葚至在產(chǎn)品賣(mài)給最終用戶(hù)以后，具有對(duì)其器件、電路板或整個(gè)電子系統(tǒng)進(jìn)行邏輯重構(gòu)和修改邏輯功能的能力。isp技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種串行縮程技術(shù)，它使得可編程邏輯器件可以完全擺脫編程器，只需一根簡(jiǎn)單的編程電纜和一臺(tái)pc就可以完成器件的編程，****解決了可編程器件的編程問(wèn)題。
用pld器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的流程如圖1所示。
2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)及環(huán)形分配器實(shí)現(xiàn)方案比較
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本體、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和控制器三大部分構(gòu)成，其系統(tǒng)框圖如圖2所示。其中環(huán)形分配器是驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字邏輯部分，根據(jù)所選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)方式，按照相應(yīng)的勵(lì)磁狀態(tài)轉(zhuǎn)換表規(guī)定的狀態(tài)和順序依次對(duì)各相繞組電流進(jìn)行控制[1]。
環(huán)形分配器的實(shí)現(xiàn)方法比較：
方法1：采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件，缺點(diǎn)明顯：器件多、線(xiàn)路復(fù)雜、功耗大、可靠性低、難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜勵(lì)磁方式。
方法2：用計(jì)數(shù)器配合eprom存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。此法線(xiàn)路比較簡(jiǎn)單、一種線(xiàn)路可實(shí)現(xiàn)多種勵(lì)磁方式、與控制器接口方便、速度快，但當(dāng)勵(lì)磁方式復(fù)雜、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度長(zhǎng)、所需輸出線(xiàn)多時(shí)，需要器件較多，線(xiàn)路仍較復(fù)雜。
方法3：用軟件實(shí)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(chǔ)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(yīng)的輸出口。此法用軟件替代硬件，成本低，設(shè)計(jì)、修改靈活；但需要占用較多系統(tǒng)資源，速度較慢，當(dāng)需要較多輸出線(xiàn)時(shí)需擴(kuò)展輸出口。
以上方法各有優(yōu)劣，當(dāng)然也可選用集成化的環(huán)形分配器模塊，但產(chǎn)品種類(lèi)甚少貨源不足全定制asic產(chǎn)品，靈活性較差。通過(guò)對(duì)以t方法分析對(duì)比，結(jié)合pld器件的特點(diǎn)和可逆循環(huán)計(jì)數(shù)尋址eprom存儲(chǔ)器思想提出了用pld器件實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器的薪方法。采用軟件編程實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)單芯片環(huán)形分配器，在實(shí)現(xiàn)單電機(jī)多驅(qū)動(dòng)方式集成、多電機(jī)多驅(qū)動(dòng)方式集成和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等復(fù)雜功能方面，其他方法是無(wú)法比擬的。
3 pld器件實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器的設(shè)計(jì)
pld器件的開(kāi)發(fā)依賴(lài)于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，不同的開(kāi)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(guān)系方面有其他方法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)；vhdl或verilog hdl是類(lèi)似于c語(yǔ)言的行為描述語(yǔ)言，描述復(fù)雜設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔且具有很強(qiáng)的邏輯描述和仿真功能；abel-hdl特別適用于簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在器件速度、器件利用率和效率方面優(yōu)于行為描述語(yǔ)言。根據(jù)環(huán)形分配器的可逆循環(huán)計(jì)數(shù)尋址eprom存儲(chǔ)器原理，本設(shè)計(jì)采用支持原理圖輸入和abel hdl輸入的lattice公司的ispexpertsystem開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和isplsi系列器件較為合適。器件型號(hào)根據(jù)實(shí)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(shí)現(xiàn)。
根據(jù)可逆循環(huán)計(jì)數(shù)尋址eprom存儲(chǔ)器基本原理，設(shè)計(jì)出isplsi器件內(nèi)部的頂 |
