如何使用FPGA实现步进电机控制器

介绍基于FPGA的步进电机控制器的设计，在分析步进电机的工作原理的基础上，给出了层次化设计方案与VHDL程序，并利用QuartusⅡ进行了仿真并给出了仿真结果。它以FPGA作为核心器件，极大地减少了外围元件的使用。同时，采用VHDL语言控制可以根据步进电机的不同，改变模块程序的参数就可以实现不同型号步进电机的控制，有利于步进电机的广泛应用。

 

随着步进电机广泛地应用于数字控制系统中作为伺服元件，步进电机在实时性和灵活性等性能上的要求越来越高。那么如何灵活、有效地控制步进电机的运转成为研究的主要方向。这里采用现场可编程逻辑门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA），通过VHDL语言编程来实现四相步进电机的控制。利用

 

FPGA设计具有以下优点：硬件设计软件化FPGA的开发在功能层面上可以脱离硬件在EDA软件上做软仿真。当功能确定无误后可以进行硬件电路板的设计。最后将设计好的，由EDA软件生成的烧写文件下载到配置设备中去，进行在线调试，如果这时的结果与要求不一致，可以立即更改设计软件，并再次烧写到配置芯片中而不必改动外接硬件电路。进行分层模块设计后系统设计变得更加简单，在实时性和灵活性等性能上都有很大的提高，有利于步进电机的运动控制。

 

高度集成化，高工作频率一般的FPGA内部都集成有上百万的逻辑门，可以在其内部规划出多个与传统小规模集成器件功能相当的模块。另外，一般的FPGA内部都有PLL倍频和分频电路模块，这样可以在外部采用较低频率的晶振而在内部获得较高频率的时钟，进一步解决了电磁干扰和电磁兼容问题。