专利名称：一种驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于驱动控制领域，尤其涉及一种驱动器。
技术背景在现有技术中，电机驱动器与控制系统的连接或者数据交互是通过232接 口实现的，在通用串行总线(Universal Serial Bus, USB )接口普及的情况下， 电机驱动器的接口从232转换为USB接口正成为一种趋势，另外目前步进电机 驱动器控制， 一般采用数模电路形式，或采用单片机控制，其控制的响应速度、 稳定性和可靠性等渐渐不能满足用户需要。实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种驱动器，旨在解决现有技术中，驱动器接 口与计算机数据信号连接交互实现复杂的问题。本实用新型是这样实现的， 一种驱动器，包括电机驱动电路单元，所述驱 动器还包括接口电路转换单元，与上位机连接，通过USB接收处理上位机输入的控制 命令参数；以及FPGA控制电路单元，分别与所述接口电路转换单元、电机驱动电路单元 连接，对所述接口电路转换单元接收的所述控制命令参数进行处理，并将所述 处理后得到的控制信号，经所述电机驱动电路单元，对电机进行驱动控制。在本实用新型中，驱动器采用基于USB的FPGA作为控制核心，具有即拔 即用和安装简易等特点，同时大大提高了现有步进电机系统响应速度，可靠性 和灵活性，因而具有广泛的发展前景。
图l是本实用新型提供的驱动器的结构图； 图2是本实用新型提供的CP2101的结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图 及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。在本实用新型中，采用USB接口的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA )步进电机驱动器，使驱动器即拔即用和安装筒易，而且FPGA 自由编程、速度快，提高了驱动器的驱动速度、可靠性以及控制的灵活性。图1示出了本实用新型提供的步进电机驱动器的结构，为了便于说明，图 中仅示出了与本实用新型相关的部分，该驱动器接收并处理通过上位机输入的 控制命令参数，并利用处理后的参数控制电机转动。该驱动器包括接口电路转换单元、FPGA控制电路单元以及电机驱动电路 单元，该接口电路转换单元，与上位机连接，通过USB接收处理通过上位机输 入的控制命令参数，其中该接口电路处理单元将USB 口接收的数据处理转换为 232 口能接收的数据，即对上述控制命令参数进行数据类型转换；FPGA控制电 路单元，分别与上述接口电路转换单元、电机驱动电路单元连接，对接口电路 转换单元接收处理的控制命令参数进行处理，并将所述处理后的参数发送给所 述电机驱动电路单元，进行电机驱动控制。当然，该驱动器还包括一光耦隔离 电路单元、指示灯以及数码管，其中光耦隔离电路单元有3个数字光耦隔离输 入口以及1个数字光耦隔离输出口，用于驱动器与外接设备进行数据交互，其 中，该外接设备为外接存储设备或者控制设备；6位状态指示灯分别用于指示 步进电机正、反转、USB接收、USB发送、系统报警、电机得电指示等；4位数码显示管则显示驱动器内部脉冲累积数，便于现场监控和调试。FPGA控制电路单元包括接收模块、译码模块、脉冲再生模块、正弦波发 生模块、调整模块、脉沖计数模块、内部状态显示模块、四位数码显示模块以 及发送模块，其中接收模块，与接口电路转换单元连接，接收接口电路转换单元接收处理的 控制命令参数；译码模块，与接收模块连接，对接收的控制命令参数进行译码处理；脉冲再生模块，与上述译码模块连接，将该译码模块进行译码处理后得到 的脉冲个数信息，转换为正、反转两路脉冲信号；正弦波发生模块，与上述脉冲再生模块连接，对上述两路脉冲信号进行控 制，生成相差90度的两路正弦波信号；调幅模块，分别与上述正弦波发生模块、电机驱动电路单元连接，根据上 述译码模块译码后得到的幅值量信息，对正弦波发生模块产生的两路正弦波信号进行调幅，得到到两路相差90度的正弦波，为步进电机驱动电路提供输入信脉冲计数模块，对FPGA控制电路单元中的脉沖再生模块产生的脉冲数进 行计数；四位数码显示模块，与数码管、脉冲计数模块连接，控制四位数码管，把 上述脉沖计数模块记录的脉冲信号数，在数码管上进行显示；内部状态显示模块，与指示灯连接，用于控制指示灯，以指示步进电机正、 反转、USB接收、USB发送、系统报警以及电机得电信息；发送模块，与光耦隔离电路单元、接口电路转换单元连接，将外接设备的 交互数据经接口电路转换单元反馈给上位机。在本实用新型中，步进电机的多种状态信号，例如步进电机得电使能、正 转、反转、驱动器接收USB信号反馈应答、驱动器过流保护以及外界输入信号 反馈信号等，由接口转换电路单元反馈给上位机，并在相应的设备上进行报警和显示，例如该反馈信息可在指示灯上进行相应的指示。在本实用新型中，驱动器可通过通用光耦隔离电路单元与外接设备进行数 据交互。三个外部通用数字输入信号InO、 Inl、 In2(图中未示出)，经过光耦隔离 电路平元，输入到FPGA控制电路单元的内部，供FPGA处理。FPGA控制电 路单元的译码模块，根据接受模块发出的信息，发出控制信号，经过电耦隔离 电路单元，把上位机发出的信息，向外界传递。在本实用新型中，上述上位机可以为个人计算机，当然也可以是其它具有 输入功能的外接设备。驱动器可通过计算机软件，对步进电机的启动，制动和 复位进行控制，并对步进电机的运行时间和运行步数进行控制，同时对步进电 机的各种反馈信号，如步进电机得电使能、正转、反转、驱动器接收USB信号 反馈应答、驱动器过流保护以及外界输入信号反馈信号等进行显示和报警，个 人计算机与步进电机之间采用串行异步通信，控制软件是基于个人计算机的解决方案，采用VB6.0编写。通过个人计算机进行控制命令参数的设置，能够灵 活的对步进电机的转幅，进行精确的调整。在本实用新型中，上述接口电路转换单元可以采用USB-UART桥接器 CP2101芯片。图2示出了本实用新型提供的CP2101的内部结构与外部连接电路，为了 便于说明，仅示出与本实用新型相关的部分。该CP2101内置有与USB通信的USB协i义，可通过驱动程序将PC机的 USB 口虚拟成COM 口，以达到扩展的目的。虚拟COM 口 (VCP)的器件驱 动程序允许一个基于CP2101的器件，以PC应用软件的形式作为一个增加的 COM 口独立于任何现有的硬件。COM 口使运行在PC机上的应用软件以访问 一个标准硬件COM 口的方式访问基于CP2101的器件，PC与CP2101间的数 据传输是通过USB来完成的，因此无需修改现有的软件和硬件就可以通过USB 向基于CP2101的器件传输数据。该CP2101包括一USB连接器、USB收发器、USB功能控制器、电压校准 器以及异步串行数据总线(UART)，其中USB连接器与上位机连接，为CP2101、 FPGA控制电路单元与上位机的数 据交互的通道；USB收发器与USB连接器连接，用于接收或发送命令参数； USB功能控制器与USB收发器连接，用于控制数据参数的传输； 电压校准器与USB连接器连接，用于实现CP2101内部的电压转换； UART分别与USB功能控制器、FPGA控制电路单元连接，UART通过管脚TXD、 RXD以及DTR (图中未示出)经光耦隔离与FPGA连接，用于进行数据格式的转换以及数据传输波特率的控制。该CP2101与上位才几通过USB进行数据传输交互，CP2101的UART处理所有经由USB接收的数据参数。在本实用新型中，驱动器采用基于USB的FPGA作为控制核心，因而具有即拔即用和安装简易等特点，同时提高了现有步进电机系统响应速度，可靠性和灵活性，因而具有广泛的应用前景。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种驱动器，包括电机驱动电路单元，其特征在于，所述驱动器还包括接口电路转换单元，与上位机连接，通过USB接收处理上位机输入的控制命令参数；以及FPGA控制电路单元，分别与所述接口电路转换单元、电机驱动电路单元连接，对所述接口电路转换单元接收的所述控制命令参数进行处理，并将所述处理后得到的控制信号，经所述电机驱动电路单元，对电机进行驱动控制。
2、 如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述上位机为个人计算机。
3、 如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述接口转换电路单元采用 USB-UART桥接电路CP2101 。
4、 如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述FPGA控制电路单元 具体包括接收模块，与所述接口电路转换单元连接，接收所述接口电路转换单元接 收处理的控制命令参数；译码模块，与所述接收模块连接，对接收的控制命令参数进行译码处理；脉冲再生模块，与所述译码模块连接，将所述译码模块进行译码处理后得 到的脉冲个数信息，转换为正、反转两路脉冲信号；正弦波发生模块，与所述脉冲再生模块连接，对所述两路脉冲信号进行处 理，生成相差90度的两路正弦波信号；以及调幅模块，分别与所述正弦波发生模块、电机驱动电路单元连接，对正弦 波发生模块产生的两路正弦波信号进行调幅，得到两路相差90度的正弦波，为 步进电机驱动电路单元提供输入信号。
5、 如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述驱动器还包括 光耦隔离电路单元，与所述FPGA控制电路单元连接，与外接设备进行数据交互；指示灯，与所述FPGA控制电路单元连接，用于指示步进电机正、反转、.USB接收、USB发送、系统报警以及电机得电；以及数码管，与所述FPGA控制电路单元连接，用于显示所述驱动器内部脉沖 累积数。
6、如权利要求l、 4或5所述的驱动器，其特征在于，所述FPGA控制电 路单元还包括脉冲计数模块，与脉冲再生模块连接，对所述FPGA控制电路单元中的所 述脉冲再生模块产生的脉冲数进行计数；四位数码显示模块，与所述数码管、脉冲计数模块连接，控制四位数码管， 把所述脉冲计数模块记录的脉冲信号数，在所述数码管上进行显示；内部状态显示模块，与所述指示灯连接，用于控制所述指示灯，以指示步 进电机正转、反转、USB接收、USB发送、系统报警以及电机得电信息；以及发送模块，与所述光耦隔离电路单元、接口电路转换单元连接，将外接设 备的交互数据经所述接口电路转换单元反馈给上位机。
专利摘要本实用新型适用于驱动控制领域，提供了一种驱动器，包括电机驱动电路单元，所述驱动器还包括接口电路转换单元，与上位机连接，通过USB接收处理上位机输入的控制命令参数；FPGA控制电路单元，分别与所述接口电路转换单元、电机驱动电路单元连接，对所述接口电路转换单元接收的所述控制命令参数进行处理，并将所述处理后得到的控制信号，经所述电机驱动电路单元，对电机进行驱动控制。在本实用新型中，驱动器采用基于USB的FPGA作为控制核心，因而具有即拔即用和安装简易等特点；同时提高了现有步进电机系统响应速度，可靠性和灵活性，因而具有广泛的应用前景。
文档编号G08C19/16GK201113878SQ20072012159
公开日2008年9月10日 申请日期2007年7月23日 优先权日2007年7月23日
发明者何跃军, 杨文利 申请人:何跃军;杨文利