驱控一体控制系统及FPGA电流环配置方法与流程

本发明涉及驱控一体和数控专用设备先进制造领域。本发明具体涉及了驱动一体控制系统及fpga电流环配置方法。

背景技术：

现有的伺服驱动器一般为单轴或双轴伺服驱动器，由于单个mcu或dsp无法直接控制双轴以上的伺服电机控制，特别是电流环，所以需要多轴伺服驱动器时，要用多个单轴驱动器拼接。传统的伺服电机控制技术中，有一种是mcu加fpga的架构。fpga实现相对简单的电流环，因为fpga逻辑实现复杂算法、增加或更改算法有很大的难度与复杂度，不易实现，需要不断优化与调整。

技术实现要素：

本发明的目的是提供驱控一体控制系统。

本发明的另一目的是提供fpga电流环配置方法。

本发明提供驱动一体控制系统，其能够通过单一芯片soc实现。单一芯片soc具有一个第一处理器、一个第二处理器及一个fpga单元，第一处理器及第二处理器与fpga单元通过axi总线访问。

控制系统包括多个位置传感器、多个速度传感器及多个电流采集器。多个位置传感器能够分别采集多个驱动轴所连接的转子位置信息。多个速度传感器能够分别采集多个驱动轴所连接的转子速度信息。多个电流采集器能够分别采集驱动多个驱动轴转动的输出电流。

其中，第一处理器配置为，接收或存储数控驱动程序。第一处理器配置为根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。驱动信息中包括多个驱动轴的标识信息、设定转动位置信息、设定输出轴转动驱动信息及设定速度信息。

第二处理器与第一处理器能够数据共享。第二处理器配置为，与多个驱动轴分别对应的速度环控制单元及位置环控制单元。速度环控制单元能够接收速度传感器的转子速度信息。速度环控制单元能够根据转子速度信息比较设定速度信息输出多个驱动轴的速度反馈信息。

位置环控制单元能够接收位置传感器的转子位置信息。位置环控制单元能够根据转子位置信息比较设定转动位置信息输出多个驱动轴的位置反馈信息。

根据设定的多轴电流环程序获取多轴电流环算法代码及多轴主机通信接口代码。多轴电流环程序中包括第一处理器及第二处理器的地址信息或标识信息。

根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核。根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环通信ip核。多轴电流环通信ip核包括第一处理器及第二处理器的地址信息或标识信息。

fpga单元配置多轴电流环算法ip核及多轴电流环通信ip核。

第二处理器通过多轴电流环通信ip核访问多轴电流环算法ip核。多轴电流环通信ip核获取设定输出轴转动驱动信息。fpga单元配置为，根据设定输出轴转动驱动信息通过多轴电流环算法ip核获取设定输出电流。fpga单元配置能够接收多个驱动轴转动的输出电流。fpga单元能够根据多个驱动轴转动的输出电流及设定输出电流通过多轴电流环算法ip核获取且输出多个驱动轴的电流反馈信息。

fpga单元配置一个pwm控制模块。pwm控制模块根据多个驱动轴转动的输出电流驱动多个驱动轴转动。

在控制系统的另一种示意性实施方式中，第一处理器与第二处理器之间通过api接口传输数据。

在控制系统的另一种示意性实施方式中，多轴电流环算法代码为c语言代码时，根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴电流环算法c语言代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴电流环算法；

根据hdl语言的多轴电流环算法生成多轴电流环算法ip核。

多轴主机通信接口代码为c语言代码时，根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴主机通信接口c语音代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴主机通信接口代码；

根据hdl语言的多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核。

在控制系统的另一种示意性实施方式中，第一处理器还配置为，当第一处理器获取驱动信息后，驱动第二处理器运行。

在控制系统的另一种示意性实施方式中，第一处理器还配置为，根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行通过轨迹分析获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。

本发明还提供fpga电流环配置方法，控制系统具有多个驱动轴且能够通过数控驱动程序驱动驱动轴。数控驱动程序中具有能够驱动多个驱动轴的指令行。驱动一体控制系统为单一芯片soc实现。单一芯片soc具有一个第一处理器、一个第二处理器及一个fpga单元，第一处理器及第二处理器与fpga单元通过axi总线访问。

控制系统包括多个位置传感器、多个速度传感器及多个电流采集器。多个位置传感器能够分别采集多个驱动轴所连接的转子位置信息。多个速度传感器能够分别采集多个驱动轴所连接的转子速度信息。多个电流采集器能够分别采集驱动多个驱动轴转动的输出电流。

其中，第一处理器配置为，接收或存储数控驱动程序。第一处理器配置为根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。驱动信息中包括多个驱动轴的标识信息、设定转动位置信息、设定输出轴转动驱动信息及设定速度信息。

第二处理器与第一处理器能够数据共享。第二处理器配置为，与多个驱动轴分别对应的速度环控制单元及位置环控制单元。速度环控制单元能够接收速度传感器的转子速度信息。速度环控制单元能够根据转子速度信息比较设定速度信息输出多个驱动轴的速度反馈信息。

位置环控制单元能够接收位置传感器的转子位置信息。位置环控制单元能够根据转子位置信息比较设定转动位置信息输出多个驱动轴的位置反馈信息。

根据设定的多轴电流环程序获取多轴电流环算法代码及多轴主机通信接口代码。多轴电流环程序中包括第一处理器及第二处理器的地址信息或标识信息。

根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核。根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环通信ip核。多轴电流环通信ip核包括第一处理器及第二处理器的地址信息或标识信息。

fpga单元配置多轴电流环算法ip核及多轴电流环通信ip核。

第二处理器通过多轴电流环通信ip核访问多轴电流环算法ip核。多轴电流环通信ip核获取设定输出轴转动驱动信息。fpga单元配置为，根据设定输出轴转动驱动信息通过多轴电流环算法ip核获取设定输出电流。fpga单元配置能够接收多个驱动轴转动的输出电流。fpga单元能够根据多个驱动轴转动的输出电流及设定输出电流通过多轴电流环算法ip核获取且输出多个驱动轴的电流反馈信息。

fpga单元配置一个pwm控制模块。pwm控制模块根据多个驱动轴转动的输出电流驱动多个驱动轴转动。

在配置方法的另一种示意性实施方式中，第一处理器与第二处理器之间通过api接口传输数据。

在配置方法的另一种示意性实施方式中，多轴电流环算法代码为c语言代码时，根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴电流环算法c语言代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴电流环算法；

根据hdl语言的多轴电流环算法生成多轴电流环算法ip核。

多轴主机通信接口代码为c语言代码时，根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴主机通信接口c语音代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴主机通信接口代码；

根据hdl语言的多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核。

在配置方法的另一种示意性实施方式中，第一处理器还配置为，当第一处理器获取驱动信息后，驱动第二处理器运行。

在配置方法的另一种示意性实施方式中，第一处理器还配置为，根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行通过轨迹分析获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。

下文将以明确易懂的方式，结合附图对驱动一体控制系统及fpga电流环配置方法的特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

图1是用于说明驱控一体的结构示意图。

图2是用于说明配置流程的框架示意图。

图3是用于说明电流环ip生成过程的示意图。

标号说明

101第一处理器

102第二处理器

103fpga单元

200多轴电流环通信ip核

301电流采集器

302位置传感器

303速度传感器

304pwm控制模块

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本示例性实施例相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构及真实比例。

本发明提供驱动一体控制系统，其能够通过单一芯片soc实现。图1是用于说明驱控一体的结构示意图。参照图1，单一芯片soc具有一个第一处理器101、一个第二处理器102及一个fpga单元103，第一处理器101及第二处理器102与fpga单元103通过axi总线访问。

控制系统包括多个位置传感器302、多个速度传感器303及多个电流采集器301。多个位置传感器302能够分别采集多个驱动轴所连接的转子位置信息。多个速度传感器303能够分别采集多个驱动轴所连接的转子速度信息。多个电流采集器301能够分别采集驱动多个驱动轴转动的输出电流。

图2是用于说明配置流程的框架示意图。参照图2，第一处理器101配置为，接收或存储数控驱动程序。第一处理器101配置为根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。驱动信息中包括多个驱动轴的标识信息、设定转动位置信息、设定输出轴转动驱动信息及设定速度信息。

第二处理器102与第一处理器101能够数据共享。第二处理器102配置为，与多个驱动轴分别对应的速度环控制单元及位置环控制单元。速度环控制单元能够接收速度传感器303的转子速度信息。速度环控制单元能够根据转子速度信息比较设定速度信息输出多个驱动轴的速度反馈信息。

位置环控制单元能够接收位置传感器302的转子位置信息。位置环控制单元能够根据转子位置信息比较设定转动位置信息输出多个驱动轴的位置反馈信息。

根据设定的多轴电流环程序获取多轴电流环算法代码及多轴主机通信接口代码。多轴电流环程序中包括第一处理器101及第二处理器102的地址信息或标识信息。

根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核。根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环通信ip核200。多轴电流环通信ip核200包括第一处理器101及第二处理器102的地址信息或标识信息。

fpga单元103配置多轴电流环算法ip核及多轴电流环通信ip核200。

第二处理器通过多轴电流环通信ip核访问多轴电流环算法ip核。多轴电流环通信ip核获取设定输出轴转动驱动信息。fpga单元103配置为，根据设定输出轴转动驱动信息通过多轴电流环算法ip核获取设定输出电流。fpga单元103配置能够接收多个驱动轴转动的输出电流。fpga单元103能够根据多个驱动轴转动的输出电流及设定输出电流通过多轴电流环算法ip核获取且输出多个驱动轴的电流反馈信息。

fpga单元配置一个pwm控制模块304。pwm控制模块304根据多个驱动轴转动的输出电流驱动多个驱动轴转动，其中pwm的意思是脉冲宽度调制。

本发明通过hls转换成fpga的ip形式，由fpga逻辑实现，通过修改c语言便可重构电流环的算法，c语言可以相对简单地实现复杂与高性能的算法。该方法便于实现多轴电流环，具备软件开发的便捷性，保证了fpga运行的实时高效性、可重构性，容易实现多轴协同性。

在示意性实施方式中，第一处理器101与第二处理器102之间通过api接口传输数据。

图3是用于说明电流环ip生成过程的示意图。参照图3，在示意性实施方式中，多轴电流环算法代码为c语言代码时，根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴电流环算法c语言代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴电流环算法；

根据hdl语言的多轴电流环算法生成多轴电流环算法ip核。

多轴主机通信接口代码为c语言代码时，根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴主机通信接口c语音代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴主机通信接口代码；

根据hdl语言的多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核。

在示意性实施方式中，第一处理器101还配置为，当第一处理器101获取驱动信息后，驱动第二处理器102运行。

在示意性实施方式中，第一处理器101还配置为，根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行通过轨迹分析获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。

本发明还提供fpga电流环配置方法，如图1所示，控制系统具有多个驱动轴且能够通过数控驱动程序驱动驱动轴。数控驱动程序中具有能够驱动多个驱动轴的指令行。驱动一体控制系统为单一芯片soc实现。单一芯片soc具有一个第一处理器101、一个第二处理器102及一个fpga单元103，第一处理器101及第二处理器102与fpga单元103通过axi总线访问。

控制系统包括多个位置传感器302、多个速度传感器303及多个电流采集器301。多个位置传感器302能够分别采集多个驱动轴所连接的转子位置信息。多个速度传感器303能够分别采集多个驱动轴所连接的转子速度信息。多个电流采集器301能够分别采集驱动多个驱动轴转动的输出电流。

如图2所示，第一处理器101配置为，接收或存储数控驱动程序。第一处理器101配置为根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。驱动信息中包括多个驱动轴的标识信息、设定转动位置信息、设定输出轴转动驱动信息及设定速度信息。

第二处理器102与第一处理器101能够数据共享。第二处理器102配置为，与多个驱动轴分别对应的速度环控制单元及位置环控制单元。速度环控制单元能够接收速度传感器303的转子速度信息。速度环控制单元能够根据转子速度信息比较设定速度信息输出多个驱动轴的速度反馈信息。

位置环控制单元能够接收位置传感器302的转子位置信息。位置环控制单元能够根据转子位置信息比较设定转动位置信息输出多个驱动轴的位置反馈信息。

根据设定的多轴电流环程序获取多轴电流环算法代码及多轴主机通信接口代码。多轴电流环程序中包括第一处理器101及第二处理器102的地址信息或标识信息。

根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核。根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环通信ip核200。多轴电流环通信ip核200包括第一处理器101及第二处理器102的地址信息或标识信息。

fpga单元103配置多轴电流环算法ip核及多轴电流环通信ip核200。

第二处理器通过多轴电流环通信ip核访问多轴电流环算法ip核。多轴电流环通信ip核获取设定输出轴转动驱动信息。fpga单元103配置为，根据设定输出轴转动驱动信息通过多轴电流环算法ip核获取设定输出电流。fpga单元103配置能够接收多个驱动轴转动的输出电流。fpga单元103能够根据多个驱动轴转动的输出电流及设定输出电流通过多轴电流环算法ip核获取且输出多个驱动轴的电流反馈信息。

fpga单元配置一个pwm控制模块304。pwm控制模块304根据多个驱动轴转动的输出电流驱动多个驱动轴转动，其中pwm的意思是脉冲宽度调制。

在示意性实施方式中，第一处理器101与第二处理器102之间通过api接口传输数据。

在示意性实施方式中，如图3所示，多轴电流环算法代码为c语言代码时，根据多轴电流环算法代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴电流环算法c语言代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴电流环算法；

根据hdl语言的多轴电流环算法生成多轴电流环算法ip核。

多轴主机通信接口代码为c语言代码时，根据多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核的步骤包括：

根据多轴主机通信接口c语音代码，通过hls软件生成hdl语言的多轴主机通信接口代码；

根据hdl语言的多轴主机通信接口代码生成多轴电流环算法ip核。

在示意性实施方式中，第一处理器101还配置为，当第一处理器101获取驱动信息后，驱动第二处理器102运行。

在示意性实施方式中，第一处理器101还配置为，根据数控驱动程序中多个驱动轴的指令行通过轨迹分析获取与多个驱动轴所对应的驱动信息。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式中描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。