[实用新型]一种基于FPGA与USB通信的运动控制器

说明书

本实用新型属于运动控制器技术领域，公开了一种基于FPGA与USB通信的运动控制器，包括电源模块、时钟模块和FPGA主控模块，所述FPGA主控模块交互式连接有USB接口模块，所述USB接口模块与上位机交互式相连接；所述FPGA主控模块的输入端依次连接有电平转换模块和差分单端转换模块，所述差分单端转换模块的输入端通过光耦隔离输入模块与光栅编码器相连；所述FPGA主控模块的输出端连接有脉冲电压转换模块，所述脉冲电压转换模块的输出端通过光耦隔离输出模块与电机驱动器相连；所述FPGA主控模块用于在接收到所述电机运行的速度指令后，启动速度控制并发送脉冲到所述脉冲电压转换模块，之后经过所述光耦输出到所述电机驱动器，以驱动电机运行。提升了人机交互的灵活性。

技术领域

本实用新型属于运动控制器技术领域，涉及一种基于FPGA与USB通信的运动控制器。

背景技术

运动控制(Motion Control)通常是指在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制。

运动控制器就是控制电动机的运行方式的专用控制器：比如电动机在由行程开关控制交流接触器而实现电动机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行，或者用时间继电器控制电动机正反转或转一会停一会再转一会再停。

现在普遍使用PC机加PCI总线接口的运动控制卡进行伺服电机的运动控制。运动控制卡一般使用DSP和FPGA两个处理器完成运动控制的运算，结构较为复杂且成本较高。运动控制卡通过PCI接口安装在PC机的PCI插槽上，通过线缆外接到伺服驱动器接线盒上。可以看出，传统的PCI接口的运动控制器系统限制了人机交互的灵活性，使得在人机交互时须使用带有 PCI接口的计算机。

发明内容

本实用新型在于提供一种基于FPGA与USB通信的运动控制器，用于解决现有技术中传统的PCI接口的运动控制器系统限制了人机交互的灵活性的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种基于FPGA与USB通信的运动控制器，包括电源模块、时钟模块和FPGA主控模块，所述FPGA主控模块交互式连接有USB接口模块，所述 USB接口模块与上位机交互式相连接；

所述FPGA主控模块的输入端依次连接有电平转换模块和差分单端转换模块，所述差分单端转换模块的输入端通过光耦隔离输入模块与光栅编码器相连；所述FPGA主控模块的输出端连接有脉冲电压转换模块，所述脉冲电压转换模块的输出端通过光耦隔离输出模块与电机驱动器相连；

所述电源模块用于向该运动控制器中的各模块供电；

所述USB接口模块用于将所述上位机发送的电机运行的速度指令或电机运行的相对位置指令传送至所述FPGA主控模块；

所述差分单端转换模块用于将所述光栅编码器发来的方波信号转换为单端式方波信号；

所述电平转换模块用于将所述单端式方波信号转换为所述FPGA主控模块可接收的电压值；

所述脉冲电压转换模块用于接收所述FPGA主控模块发送的脉冲信号，并将其通过所述光耦隔离输出模块输出到所述电机驱动器。

所述FPGA主控模块用于在接收到所述电机运行的速度指令后，启动速度控制并发送脉冲信号到所述脉冲电压转换模块，之后经过所述光耦隔离输出模块输出到所述电机驱动器，以驱动电机运行；

或在接收到所述电机运行的相对位置指令后，或位置控制并发送脉冲信号到所述脉冲电压转换模块，之后经过所述光耦隔离输出模块到所述电机驱动器，以驱动电机运行；并将接收到所述单端式方波信号与所述电机运行的相对位置指令进行比较，并发送相应的脉冲信号，直至所述电机到达指定位置。