[发明专利]一种基于FPGA的电机转速采集、解析装置和方法

说明书

为了克服现有电机转速采集方法可扩展性差、时效性较差以及需要额外采集板卡的不足，本发明提供了一种基于FPGA的电机转速采集、解析装置和方法。电机转速采集、解析装置包括：时钟分频程序模块，用于对FPGA的输入时钟进行分频，得到速度脉冲采集时钟；速度上升沿处理程序模块用于获取FPGA的速度脉冲信号SPRA和SPRB的上升沿信号POS_SPRA和POS_SPRB；速度采集程序模块用于统计POS_SPRA和POS_SPRB的周期，输出电机的转速脉冲周期；速度数据处理程序模块，用于对电机的转速脉冲周期进行处理；中央处理器，用于反向计算当前实际转速脉冲周期；方向判断程序模块，用于判断当前时刻电机转向。

技术领域

本发明涉及一种电机转速采集、解析装置和方法。

背景技术

随着航空、航天、轨道交通等领域科技的不断进步，对电机转速采集的快速性、连续性、可靠性要求越来越高。

目前电机转速测量的方法主要是以单片机为主，通过内部时间寄存器来计数得到速度脉冲频率；该方式的主要缺点是无法满足高精度、宽频域、时效性的要求，并且可扩展性差。

另一种常见的电机转速采集方式是通过LabView进行速度脉冲频率测量，该方式的优点是可扩展性好，但是存在时效性差，需要额外采集板卡的缺点。

发明内容

为了克服现有电机转速采集方法可扩展性差、时效性较差以及需要额外采集板卡的不足，本发明提供了一种基于FPGA的电机转速采集、解析装置和方法。

本发明的技术方案是：

一种基于FPGA的电机转速采集、解析装置，其特殊之处在于，包括：

时钟分频程序模块，用于对FPGA的输入时钟进行分频，得到速度脉冲采集时钟；

速度上升沿处理程序模块，用于对输入FPGA的速度脉冲信号SPRA和SPRB进行处理，得到相应的上升沿信号POS_SPRA和POS_SPRB；

速度采集程序模块，根据所述速度脉冲采集时钟的上升沿个数，实时统计速度脉冲信号SPRA和SPRB的周期T_A和T_B，并以T_A和T_B中的较小值为电机的转速脉冲周期T输出；

速度数据处理程序模块，将电机的转速脉冲周期T划分为N个区间，作为N个档位，N＝19或25；将电机当前转速所在档位作为一路转速周期数据D0，将(电机当前转速所在档位+1)*T作为另一路转速周期数据D1；

中央处理器，根据转速周期数据D0和转速周期数据D1，反向计算电机当前时刻的实际转速脉冲周期；

方向判断程序模块，以所述速度脉冲采集时钟为触发时钟，在上升沿信号POS_SPRA等于1时，若当前时刻的速度脉冲信号SPRB等于0，则当前时刻电机转动方向为正向，否则当前时刻电机转动方向为反向。

进一步地，还包括速度故障判断程序模块，用于实时检测速度脉冲信号SPRA和SPRB，根据是否检测到信号判断通道是否发生故障。

本发明还提供了一种基于FPGA的电机转速采集、解析方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)对FPGA的输入时钟进行分频，得到速度脉冲采集时钟；

2)FPGA对输入的速度脉冲信号SPRA和SPRB进行处理，得到SPRA和SPRB的上升沿信号POS_SPRA和POS_SPRB；