[实用新型]一种基于DSP和FPGA的多轴步进电机驱动控制板卡

说明书

本实用新型涉及一种基于DSP和FPGA的多轴步进电机驱动控制板卡，属于步进电机伺服系统运动控制技术领域，解决了现有控制板卡接口不足、并行能力弱、可扩展性差，集成度不高的问题。包括：电源模块，将外部直流电源电压转化为DSP模块、FPGA模块和接口电路模块的工作电压；DSP模块与FPGA模块通过总线相连；FPGA模块与步进电机驱模块、接口电路模块相连；接口电路模块，连接外部信号；步进电机驱动模块与外部直流电源相连、步进电机相连。该板卡结合DSP和FPGA各自的优点，并将步进电机的驱动芯片集成到一块驱动控制板卡上，既保证了硬件系统对于外部接口的广泛适应能力，硬件系统上进行软件编程相对简单，同时驱动控制一体的设计，硬件体积小，重量轻，成本低。

技术领域

本实用新型涉及步进电机伺服系统运动控制技术领域，尤其涉及一种基于DSP和FPGA的多轴步进电机驱动控制板卡。

背景技术

在不失步的情况下，步进电机的转速和位置只取决于给定脉冲的频率和个数，步距角与脉冲数成线性关系，控制相对简单，使得步进电机组成的伺服系统的到广泛的应用。随着现在工业和军事的发展以及电子电力器件的进步，对由步进电机组成的伺服控制系统的要求也越来越高，因此由步进电机组成的伺服控制系统也越来越复杂，系统中步进电机的的数量也可能存在多个。

目前，在多轴步进电机伺服控制领域，目前其硬件构架主要有五类：1)MCU/DSP+单步进电机驱动器；2)MCU/DSP+三轴/六轴步进电机驱动器+单步进电机驱动器；3)FPGA+单步进电机驱动器；4)PLC+单步进电机驱动器；5)DSP与FPGA+单步进电机驱动器。

对于第一类，虽然能够同时实现简单的多轴步进电机的伺服控制，但对于复杂的伺服控制系统，如系统中需要接入惯性测量、双北斗定位定向和上位机等各种串行信号和开关信号下，硬件系统外部接口不足；对于第二类，除了存在第一类的外部接口不足问题外，还因为需要一个三轴/六轴步进电机驱动器作为中转，整个控制系统的实时性无法得到保障；对于第三类，在同时满足系统对外的接口能力和系统的解算和存储能力的情况下，对FPGA的要求较高，使得硬件系统成本升高。另外目前FPGA对电机控制领域的支持不如MCU或DSP完善，使得采用纯FPGA作为核心处理器的硬件系统的软件编程较为复杂；对于第四类，由于环境适应性问题，一般无法满足在军工和航空航天上的应用；对于第五类，DSP和FPGA的控制板卡和单步进电机驱动器，对于多步进电机伺服控制系统，系统硬件较为分散，硬件体积大，成本较高。综上所述，现有电机伺服控制方式在需要多个步进电机作为执行机构的复杂伺服运动控制系统中，已不能够满足生产和使用的要求，存在接口不足、并行能力弱、可扩展性差，集成度不够等问题。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种基于DSP和FPGA的多轴步进电机驱动控制板卡，用以解决现有控制板卡接口不足、并行能力弱、可扩展性差，集成度不高的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供了一种基于DSP和FPGA的多轴步进电机驱动控制板卡，包括FPGA模块、DSP模块、电源模块、接口电路模块和步进电机驱动模块；

电源模块将外部直流电源电压转化为所述DSP模块、FPGA模块和接口电路模块的工作电压；

DSP模块与所述FPGA模块通过总线相连；

FPGA模块与所述步进电机驱模块、接口电路模块分别相连；

接口电路模块，用于连接外部信号；

步进电机驱动模块与外部直流电源、步进电机分别相连。