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提出一種應用現場可編程門陣列（FPGA）實現多軸步進電機控制器的方法。采用IP設計思想，步進電機的運動控制由硬件電路（步進電機IP核）實現，軌跡計算由同一芯片上的微處理器（Nios II軟核）實現，從而可以構建多軸步進電機控制器的可編程片上系統（SOPC系統）。利用VHDL硬件描述語言，設計了一種高性能步進電機IP核，并進行了仿真驗證。為了驗證該IP核的復用性，構建了一個4軸步進電機控制器的SoPC系統。實驗結果表明，此系統可對多軸步進電機實現高精確度控制，每軸的運動是相互獨立的，并且控制參數在線可編程。基于這種方式構建的系統，擴展方便、可移植性高、具有廣泛的適用性，可用于多軸伺服系統的工業領域。
步進電機IP核
通過設定其內部寄存器值，步進電機IP核能控制步進電機按設定的速度曲線模式運行。該IP核有3個主要功能模塊構成．如圖1所示。
1）Avalon總線接口：它使該IP核具有Avalon總線接口，可與其它具有相同接口的IP核互聯。
2）QEP電路：用于連接一個光電編碼器獲取電機轉子位置等信息，用于判斷電機運行是否失步，使本系統可根據用戶需要成為閉環控制系統。
3）速度剖面產生：根據設定的速度曲線參數，計算出每個步進脈沖的步進周期，并輸出步進脈沖序列到步進電機驅動器，從而驅動步進電機按設定的速度曲線模式運行。它由狀態機，步進周期計算模塊和PWM電路三部分構成。
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