[实用新型]基于微处理器与FPGA的运动控制器

说明书

本实用新型提出了基于微处理器与FPGA的运动控制器，通过设置功率驱动电路对FPGA芯片输出的TTL信号进行放大，增强其驱动能力的同时，还使TTL信号具有较强的干扰信号；设置功率驱动电路和高速光耦隔离器代替传统的继电器，能够达到控制继电器的效果，既可以减小器件体积又可以大大降低器件开关时的执行响应时间；由于高速光耦隔离器输出的电平不是标准电平或波形不理想，因此，本实用新型设置整形电路对高速光耦隔离器输出的电平进行波形整形，使其变为标准的电压输出。

技术领域

本实用新型涉及运动控制领域，尤其涉及基于微处理器与FPGA的运动控制器。

背景技术

微处理器+FPGA的运动控制器的框架，采用分工合作的方式，微处理器负责逻辑控制、键盘、液晶显示，FPGA主要实现运动控制信号的输出，包括通过接收运动命令，解析PC机发出的命令和运动参数，以及根据运动参数进行速度控制。其中，运动控制系统要实现对伺服电机的驱动，主要需要有四类信号线与伺服驱动器相连，即：通用的输出信号、脉冲指令信号、通用的输入信号和脉冲输出信号。

其中，伺服驱动器的脉冲指令信号输入方式有两种：光耦输入和差分输入。当采用差分输入时，由于FPGA输出的是TTL信号，与伺服驱动器接收的差分信号不匹配，因此，需要使用TTL转差分模块进行转化。但是现有的TTL转差分模块在转换过程中，容易引入干扰，该干扰信号传输至电机驱动器，容易影响电机驱动器的正常工作，因此，为解决上述问题，本实用新型提供基于微处理器与FPGA的运动控制器，在TTL转差分模块中设置功率驱动电路、高速光耦隔离器和整形电路，可以滤除TTL转差分模块中的干扰信号，增强TTL信号的抗干扰能力以及波形稳定性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了基于微处理器与FPGA的运动控制器，在TTL转差分模块中设置功率驱动电路、高速光耦隔离器和整形电路，可以滤除TTL转差分模块中的干扰信号，增强TTL信号的抗干扰能力以及波形稳定性。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了基于微处理器与FPGA的运动控制器，其包括ARM芯片、FPGA芯片、电机驱动器、TTL转差分模块和差分转TTL模块，TTL转差分模块包括顺次串联的功率驱动电路、高速光耦隔离器、整形电路和差分驱动电路；

ARM芯片与FPGA芯片采用双RAM口实现的通信方法进行通信，FPGA芯片的脉冲指令信号输出端通过顺次串联的功率驱动电路、高速光耦隔离器、整形电路和差分驱动电路与电机驱动器的脉冲指令信号输入端电性连接，电机驱动器的差分反馈端通过差分转TTL模块与FPGA芯片的反馈端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，功率驱动电路包括：ULN2803驱动芯片；

ULN2803驱动芯片的引脚1与FPGA芯片的脉冲指令信号输出端电性连接，ULN2803驱动芯片的引脚18与高速光耦隔离器的输入端电性连接。

进一步优选的，高速光耦隔离器包括：PC410隔离器、电阻R73、电阻R74和电容C18；

ULN2803驱动芯片的引脚18与PC410隔离器的引脚3电性连接，PC410隔离器的引脚1通过电阻R73与电源电性连接，电容C18的一端并联在电阻R73与电源之间的公共端电性连接，电容C18的另一端接地，PC410隔离器的引脚4和引脚5接地，PC410隔离器的引脚6通过电阻R74与整形电路的输入端电性连接。

进一步优选的，整形电路包括74HC04反相器；

PC410隔离器的引脚6通过电阻R74与74HC04反相器的引脚1电性连接，74HC04反相器的引脚2与差分驱动电路的输入端电性连接。

进一步优选的，差分驱动电路包括：26LS31差分驱动芯片；