基于FPGA的永磁天津同步电机同步电机控制器设计

该系统设计的软件程序主要在Nios IED软件中编辑调试，实现按键中断程，序，按键如下：reset(复位)，start／stop(启动和暂停)，choose(参数选择)天津稀土永磁同步电机。de-crease(参数值的减量)，transmit(参数的传输)；并实现串”口通信中断程序。图3为NiosⅡ处理器软件执行流程。

国内普遍采用TM320系列的DSP器件作为永磁同步电机控制系统的主控制器，因CPU负载过重导致系统实时性降低的问题日益显著。采用具有并行工作特性的FPGA器件作为主控制器能够提高系统实时性。因此，这里给出一种：基于FPGA的永磁同步电机控制器设计方案。

在QuaauslI的SoPC builder中调出nioslI软核。调用4个用于输出；的PIO核，挂接到Avalon总线上，作为信号输出I／O端口，这4个PIO核分别是start(启动电机信号)，Data(16位，电机参数值)，ec(8位，参数寄存器使能信号)，cho“ice(3位，多路选择信号)。设置中断掩码寄存器为中断有效，天津同步电机边沿捕获寄存器为上升沿检测天津同步电机按键经FPGA引脚，用户设计硬件防抖动后，天津同步电机产生一个、上升沿信！号，启动NioslI处理器中断，执行相应中断功能。调用异步串口UART内核，实现与上位机通信，设置其波特率同定，UART通过中断请求实现数据通信功能。图1和图2分别给出Niosll系统结构框：图和其电路原理图。

FPGA；器件内嵌NiosⅡCPU软核的SoPC是A？ltera公司首创的SoC解决方案。将SoPC应用到！电机控制中，是当前的研究热点。FPGA依靠硬件逻辑门工作，NiosⅡ处理器依靠执行软件程序工作。而在电机控“制中实现“软硬件协同工。作则是设计的难点和创新之处。本设计需要特别注意软硬件协同工作的时；序控制。软硬件之间信号的交换需”按严格时序进行控制。

摘要：提出一种基于FPGA的永磁同步电机控制器的设计方案，该设计可应用于具有高动态性能要求的永磁同步电机伺服控制系统。为提高伺服控制系统的：实时性，简化电、路及节省成本，该系统设计采用Ahera公司生产的CycloneIII EP3C25Q240C8型FPGA器件实现电机控制器。嵌入NiosⅡCPU软核配合片内硬件乘法器及可编程逻辑门阵列，实现软硬件协同工作。通过QuartusⅡ软件自带的SignalTa“plI嵌入式逻辑分析仪进行板上调试验证，得到带有死区输出的PWM波形。该PWM波形可用于电机驱动。

片上系统功能总体规划为电机硬件驱动和NiosⅡ系统模块两部分，前者主要完成速度外环，电流内环的双闭环运算；而后者主要完成按键输入、LED数码管显示、电机驱动器参数设置和传输、以及上位机通信。