[发明专利]一种基于FPGA控制的PZT驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及PZT驱动系统的技术领域，特别涉及一种基于FPGA控制的PZT驱动系统，该系统基于FPGA作为核心控制单元来控制PZT位移变化。

背景技术

目前很多PZT驱动系统都采用单片机或者DSP作为控制单元，虽然单片机或者DSP都具有可编程能力，具有一定的灵活性，但仍然存在一些不足之处：比如采用单片机作为控制单元，就存在系统运行速度慢，从而造成系统响应慢，而且单片机资源有限，在一些复杂应用以及可扩展性上难以满足要求；DSP虽然在数据处理上具有优势，接口也比较丰富，但是开发难度大、数据并行处理能力以及扩展能力有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提供一种基于FPGA控制的PZT驱动系统，采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，作为PZT的控制单元，实现具有良好并行处理能力以及可扩展、易维护、成本低的PZT的开闭环控制。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种基于FPGA控制的PZT驱动系统，该系统由计算机接口、FPGA模块、键盘与显示模块、非易失存储模块、模式设置模块、ADC模块、DAC模块和PZT接口组成，FPGA模块与计算机接口、键盘与显示模块、非易失存储模块、模式设置模块、ADC模块、DAC模块相连，PZT接口分别与ADC模块和DAC模块相连，在FPGA中实现与计算机通信、按键处理、显示功能、非易失存储模块读写、模式处理、ADC和DAC的控制以及PZT的闭环、开环应用的控制；其中，

模式设置模块用于设置该系统的工作模式，该系统的工作模式有一般开环模式、一般闭环模式、PZT特性参数提取模式以及固定波形的扫描模式；

显示模块用于显示当前的工作状态；

非易失存储模块中保存有设置值、固定扫描模式时的波形数据以及PZT工作特性数据；

该系统的工作方式为：在PZT闭环应用时，FPGA将接收到的设置值通过运算将处理过的数据发送给DAC模块，DAC模块输出电压驱动PZT到某个位置，同时ADC模块会采集当前PZT电压，然后采集到的电压值返回给FPGA，FPGA将接收到的电压值与之前接收到的设置值进行比较，经过运算处理，再发送一个数值给DAC模块，然后输出的电压值再驱动PZT，同时ADC再量化当前的电压值并返回给FPGA，FPGA再按前述过程处理接收到的电压值并发送一个数值给DAC模块，如此一个反馈系统不断调整送给DAC的电压值，直到驱动PZT到预定位置；或者当在开环应用时，则没有ADC模块，FPGA只发送设置值到DAC模块，DAC输出的电压驱动PZT到设置位置；FPGA同时会将PZT的工作状态、系统状态通过计算机接口返回给计算机。

其中，不论是开环应用还是闭环应用，FPGA发送到DAC的数据的大小和频率是与PZT的工作特性紧密相关的。

其中，PZT工作特性数据的获得可以是PZT厂商提供的参考数据或者由FPGA内部的PZT特性数据分析模块获得。

其中，所述的设置值为计算机发送的数据或键盘输入的设置值或非易失存储模块中读取的数据。

其中，ADC模块、DAC模块、PZT接口可同时各有1个或者1个以上。

其中，显示模块显示当前的工作状态如电压、PZT位置的信息。

本发明与现有技术相比的优点如下：

由于FPGA具有的可编程技术并结合IP重用技术，使得采用FPGA控制PZT可以更方便灵活、升级改造方便，同时由于FPGA具有的并行数据处理能力，因此可以同时控制多路PZT。

附图说明

图1是本发明一种基于FPGA控制的PZT驱动系统的功能框图；

图2是本发明的一个实施例的电路原理图。

图中，1为计算机接口；2为FPGA模块；3为模式设置模块；4为键盘与显示；5为非易失存储模块；6为ADC模块(在开环应用时可没有此模块)；7为DAC模块；8为PZT接口。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的实施例。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例对该领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。