嵌入式pld器件在步進電機驅動中的應用
吉慶山，馬建偉，于萬海
(邢臺職業技術學院汽車工程系，邢臺054000)
摘要：結合步進電動機驅動器的特點提出了用pld器件實現步進電機環形分配器邏輯功能部分的新方法。通過與其它方法的對比分析，闡述了用pld器件實現步進電機環形分配器的優越性和實用性，并用實例說明了完整的設計過程及部分功能模塊的abel -i-fdl語言源文件。
關鍵詞：環形分配器；pld；isp
中圖分類號：tm383.6；tm273+．5 文獻標志碼：a 文章編號：
1 pld器件概述
pld器件是70年代初發展起來的新型數字器件，其主要特點是：
(1)邏輯功能以編程實現，將大部分的硬件設計轉化為軟件設計，實現了“硬件軟化”。
(2) pld器件已進人大規模或超大規模集成電路( lsi/vlsi)時代，一片pld器件就可以構成一個數字系統，符合儀器或電子產品小型化、系統芯片化的趨勢。
isp技術，即在系統可編程技術，是20世紀90年代由美國lattice公司首先提出的器件編程技術，它使得我們能夠在產品設計、制造過程的每個環節，葚至在產品賣給最終用戶以后，具有對其器件、電路板或整個電子系統進行邏輯重構和修改邏輯功能的能力。isp技術實質上是一種串行縮程技術，它使得可編程邏輯器件可以完全擺脫編程器，只需一根簡單的編程電纜和一臺pc就可以完成器件的編程，****解決了可編程器件的編程問題。
用pld器件實現數字系統的流程如圖1所示。
2驅動系統特點及環形分配器實現方案比較
步進電動機系統由步進電動機本體、步進電動機驅動器和控制器三大部分構成，其系統框圖如圖2所示。其中環形分配器是驅動器的數字邏輯部分，根據所選用步進電動機及其驅動方式，按照相應的勵磁狀態轉換表規定的狀態和順序依次對各相繞組電流進行控制[1]。
環形分配器的實現方法比較：
方法1：采用標準邏輯器件，缺點明顯：器件多、線路復雜、功耗大、可靠性低、難以實現復雜勵磁方式。
方法2：用計數器配合eprom存儲器實現。此法線路比較簡單、一種線路可實現多種勵磁方式、與控制器接口方便、速度快，但當勵磁方式復雜、計數長度長、所需輸出線多時，需要器件較多，線路仍較復雜。
方法3：用軟件實現環形分配器。環形分配器的功能集成在微處理器中，在內存rom中留出一定區域存儲環形分配器的輸出狀態表，軟件依次將狀態表的內容取出送之相應的輸出口。此法用軟件替代硬件，成本低，設計、修改靈活；但需要占用較多系統資源，速度較慢，當需要較多輸出線時需擴展輸出口。
以上方法各有優劣，當然也可選用集成化的環形分配器模塊，但產品種類甚少貨源不足全定制asic產品，靈活性較差。通過對以t方法分析對比，結合pld器件的特點和可逆循環計數尋址eprom存儲器思想提出了用pld器件實現環形分配器的薪方法。采用軟件編程實現硬件級單芯片環形分配器，在實現單電機多驅動方式集成、多電機多驅動方式集成和細分驅動等復雜功能方面，其他方法是無法比擬的。
3 pld器件實現環形分配器的設計
pld器件的開發依賴于開發系統，不同的開發系統支持不同的編程輸入。原理圖輸入在描述連接和接口關系方面有其他方法無可比擬的優勢；vhdl或verilog hdl是類似于c語言的行為描述語言，描述復雜設計簡潔且具有很強的邏輯描述和仿真功能；abel-hdl特別適用于簡單系統設計，在器件速度、器件利用率和效率方面優于行為描述語言。根據環形分配器的可逆循環計數尋址eprom存儲器原理，本設計采用支持原理圖輸入和abel hdl輸入的lattice公司的ispexpertsystem開發系統和isplsi系列器件較為合適。器件型號根據實現要求的邏輯功能所需資源確定，一般isplsi1016或isplsi1032基本都能實現。
根據可逆循環計數尋址eprom存儲器基本原理，設計出isplsi器件內部的頂 |
