[发明专利]基于FPGA的AGV接口板

说明书

技术领域

本发明属于AGV技术领域，尤其是一种基于FPGA的AGV接口板。

背景技术

AGV是一种以电池为动力、装有非接触导向装置和独立寻址系统的无人驾驶自动化搬运车辆，其在计算机的监控下，按指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行使，到达指定地点，完成一系列作业任务。

AGV本体控制系统一般包括外设、接口板、上位机控制单元三个部分。上位机控制单元（如PC104主控板）用于控制小车的行为和动作；外设指电机以及传感器，如编码器、陀螺仪、加速度计等；接口板是AGV外设和上位机控制单元中间的桥梁。

AGV接口板实现两大任务，一是保证实时、正确地发送和接收电机数据：完成灵活的高精度的运动控制；一是保证快速、完整地采集和转换传感器数据，如编码器、陀螺仪、加速度计等，并将转换后的数据发送到上位机控制单元进行计算，再由上位机控制单元根据计算结果进行相应的控制：返回控制指令给电机，从而通过对电机的控制达到控制小车行为和动作之目的。

AGV控制系统对接口板的速度和精度要求很高:一方面是对电机接口的要求，要求接口板能够实时、正确地接受和发送用于控制电机的位置数据，速度数据，输进输出状态等信息，完成灵活的，高精度的运动控制；另一方面是对传感器接口的要求，要求数据采集模块能够高效和快速地采集数据、转换数据、计算数据、反馈结果。

鉴于目前国内AGV开发尚处于初级阶段，相关厂家在AGV接口板对高精度电机的开发应用、高性能总线的开发应用方面都远远未能达到实际应用的要求，本发明正是基于填补国内这一空白的技术背景下而研发的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实时性高、稳定性强的基于FPGA的AGV接口板。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于FPGA的AGV接口板，包括FPGA控制模块、陀螺仪、加速度计和MECHATROLINK2总线控制模块，FPGA控制模块与陀螺仪、加速度计相连接，FPGA控制模块与安装在车轴上的一组绝对值编码器相连接，FPGA控制模块与MECHATROLINK2总线控制模块相连接，该总线控制模块通过MECHATROLINK2总线与驱动AGV运动的一组伺服电机相连接。

而且，所述的FPGA控制模块包括MicroBlaze CPU、SPI单元、SSI单元、ISA单元、EPC单元、GPIO单元，CPU与SPI单元、SSI单元、ISA单元、EPC单元及GPIO单元通过PLB总线相连接，SPI单元与陀螺仪、加速度计相连接，SSI单元与编码器相连接，EPC单元及GPIO单元与MECHATROLINK2总线控制模块相连接，所述的ISA单元与上位机控制单元相连接。

本发明的优点和积极效果是：

1、数据传输速率高。MECHATROLINK2总线传输速率（10Mbps）相比CAN总线传输速率（最高位1Mbps）高出10倍。

2、MECHATROLINK2总线实现了实时、正确地接受和发送用于控制的位置数据，速度数据，输进输出状态等信息，完成灵活的，高精度的运动控制，特别适用于需要各轴间的协调同步和插补控制的应用。

3、MECHATROLINK2总线还可连接丰富的组件，其中包括伺服电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性。

4、FPGA可编程，软、硬件在一定程度上可修改（通过硬件描述语言）。具有Soc片上系统的特点：可以按照用户需求进行定制产品；FPGA还具有IO管脚多的特点,可以很容易挂接不同IO外设。

附图说明

图1是本发明的电路框图；

图2是FPGA控制模块的结构示意图；

图3是本发明的应用系统连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：