CN204925710U - 一种用于多路驱动器并行控制的fmc子卡 - Google Patents

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袁浩巍
郑西点
徐胤
严佳玲
郭凤仙
陈忠
薛卉
陈辰
谢孔叶
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Abstract

本实用新型提供一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,连接于多路伺服驱动系统与FPGA板卡之间,FMC子卡包括:第一转换单元,接收多路伺服驱动系统发送来的多路增量式位置反馈信号,将该由差分转换为单端;第二转换单元,对转换后的多路增量式位置反馈信号进行电平转换处理;FMC连接器,用以将经电平转换处理后的多路增量式位置反馈信号传递至FPGA板卡中,且FPGA板卡对该处理以获取位置控制信号;第三转换单元,用以接收位置控制信号,并将位置控制信号处理后发送给驱动器。FMC子卡成功解决了通用FPGA板卡没有多路伺服驱动系统的控制接口,无法实现对多轴运动系统的并行位置伺服控制的难题。

Description

一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡
技术领域
[0001] 本实用新型涉及集成电路技术领域,尤其涉及一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡。
背景技术
[0002] FMC标准描述了一个通用的模块,它是以一定范围的应用,环境和市场为目标的。该标准由包括FPGA厂商和最终用户在内的公司联盟开发,旨在为基础板(载卡)上的FPGA提供标准的夹层板(子卡)尺寸、连接器和模块接口。通过这种方式将I/O接口与FPGA分离,不仅简化了 I/O接口模块设计,同时还最大化了载卡的重复利用率。FMC连接器还具有数据吞吐量大,多1且紧密排列,空间占用少,兼容性和稳定性强等优势,目前已成为FPGA领域为板卡扩展高速I/O 口的首选标准。
[0003] 由于FPGA在并行处理方面的优势,使其尤其适用于多轴运动系统的控制,但由于伺服电机和驱动器的多样性,通用的FPGA板卡一般不会直接将电机控制模块(电气接口)设计在板卡上,这就限制了 FPGA板卡的应用。而FMC连接器的出现恰好可以很好地解决这个问题,用户可以根据不同的驱动系统,完全定制一个FMC子卡,包括多轴运动系统所需的所有接口,这些扩展接口通过FMC连接器和规范,就可以直接和FPGA板卡相连,实现FPGA板卡对多轴驱动系统的并行控制。
[0004] 经过对现有FMC I/O子卡进行分析和调研,并没有支持一类具有rs485通讯接口的驱动器并可以采集增量式位置反馈的FMC子卡,针对多个这种驱动器的多路并行转接子卡更是不存在,以至于无法实现FPGA板卡对这种驱动系统的多路位置伺服控制。导致这种问题的原因在于,目前基于FPGA的板卡作为多轴运动伺服系统的控制器属于新兴的技术领域,还没有在市场上形成成熟的产品,另外驱动系统也具有多样性和不同的复杂性,所以市场上还没有只针对这种驱动系统和控制方案的I/O转接FMC子卡。
实用新型内容
[0005] 鉴于上述问题,本申请记载了一种用于用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,连接于多路伺服驱动系统与FPGA板卡之间,所述FMC子卡包括:
[0006] 第一转换单元,接收所述多路伺服驱动系统发送来的多路增量式位置反馈信号,将所述多路增量式位置反馈信号由差分转换为单端;
[0007] 第二转换单元,与所述第一转换单元相连,用以接收转换后的所述多路增量式位置反馈信号,并对转换后的所述多路增量式位置反馈信号进行电平转换处理;
[0008] FMC连接器,分别与所述第二转换单元以及所述FPGA板卡相连,用以将经电平转换处理后的所述多路增量式位置反馈信号传递至所述FPGA板卡中,且所述FPGA板卡对所述多路增量式位置反馈信号处理以获取位置控制信号;
[0009] 第三转换单元,与所述FPGA板卡相连,用以接收所述位置控制信号,并将所述位置控制信号处理后传递至驱动器。
[0010] 较佳的,每个所述第一转换单元均通过排针连接器与所述多路伺服驱动系统相连。
[0011 ] 较佳的,所述排针连接器的数量为6。
[0012] 较佳的,每个所述第三转换单元均通过1394接口与所述多路伺服驱动系统相连。
[0013] 较佳的,所述第一转换单元为3片AM26LV32芯片。
[0014] 较佳的,所述第二转换单元为I片SN74AVCA164245芯片。
[0015] 较佳的,所述第三转换单元为4片SN65HVD12芯片。
[0016] 较佳的,所述FMC连接器为LPC连接器。
[0017] 上述技术方案具有如下优点或有益效果:所述FMC子卡成功解决了通用FPGA板卡没有多路伺服驱动系统的控制接口,无法实现对多轴运动系统的并行位置伺服控制的难题,具有很强的通用性,尤其在有高速性、高并行性要求的多轴伺服系统中,故具有较高的市场应用价值。
附图说明
[0018] 参考所附附图,以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而,所附附图仅用于说明和阐述,并不构成对本实用新型范围的限制。
[0019] 图1为本发明一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡的结构示意图一;
[0020] 图2为本发明一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡的结构示意图二。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡进行详细说明。
[0022] 实施例一
[0023] 如图1所示,一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,适用于多路伺服驱动系统中且与FPGA相连,包括:
[0024] 多个排针连接器,用于将增量式位置反馈信号传递至FMC子卡中;
[0025] 第一转换单元,接收所述伺服驱动系统发送来的至少一路增量式位置反馈信号,将所述增量式位置反馈信号由差分转换为单端;
[0026] 第二转换单元,与所述第一转换单元相连,用以接收所述增量式位置反馈信号并将该信号进行电平转换处理;
[0027] FMC连接器,分别与所述第二转换单元以及FPGA相连,用于将经电平转换处理后的增量式位置反馈信号传递至FPGA中;所述FPGA对其进行处理获取位置控制信号,并将所述位置控制信号经FMC引脚并行发送至FMC子卡;
[0028] 第三转换单元,接收所述位置控制信号,并将所述位置控制信号由uart (单片机串口 /TTL电平)转为rs485,使得多路伺服电机系统能够接收所述位置控制信号;
[0029] 1394接口,分别与所述第三转换单元以及伺服电机相连,用以将所述第三转换单元发出的位置控制信号传递至相应的伺服电机,从而实现对伺服电机的伺服控制;
[0030] 电源单元,分别与所述第一转换单元、第二转换单元以及第三转换单元相连,用于向这三个转换单元供电。
[0031] 首先,多路增量式位置反馈信号经排针连接器进入FMC子卡,经第一转换单元信号完成了差分到单端的转换,再经过第二转换单元进行电平转换,然后通过FMC连接器进入FPGA内,FPGA经过运算处理将电机的位置控制信号以uart的通讯方式向FMC子卡传送。所述位置控制信号经过FMC引脚并行传递至第三转换单元,第三转换单元将将所述位置控制信号由uart (单片机串口/TTL电平)转为rs485。最后,通过1394接口将所述位置控制信号传递至相应的电机,实现对电机的伺服控制。
[0032] 其中,所述第一转换单元为AM26LV32芯片,所述第二转换单元为SN74AVCA164245芯片,所述第三转换单元为SN65HVD12芯片,所述电源单元为L78L05芯片。
[0033] 所述FMC子卡成功解决了通用FPGA板卡没有多路伺服驱动系统的控制接口,无法实现对多轴运动系统的并行位置伺服控制的难题,具有很强的通用性,尤其在有高速性、高并行性要求的多轴伺服系统中,故具有较高的市场应用价值。
[0034] 实施例二
[0035] 根据上述实施例提出的一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,包括:
[0036] 6个排针连接器,用于将四路增量式位置反馈信号传递至FMC子卡中;
[0037] 3片AM26LV32芯片,与所述排针连接器相连,用以接收四路所述增量式位置反馈信号,将所述增量式位置反馈信号由差分转换为单端;
[0038] I片为SN74AVCA164245芯片,与所述AM26LV32芯片相连,用以接收四路所述增量式位置反馈信号并将该进行电平转换处理;
[0039] I个FMC连接器,分别与3片所述AM26LV32芯片以及FPGA相连,用于将经电平转换处理的所述增量式位置反馈信号传递至FPGA中;其中所述FMC连接器可以为具有160个引脚的低引脚数连接器(Low Pin Count, LPC),还可以为具有400个引脚的高引脚数连接器(High Pin Count, HPC);
[0040] 4片SN65HVD12芯片,接收所述位置控制信号,并将所述位置控制信号由uart (单片机串口 /TTL电平)转为rs485 ;
[0041] 4个1394接口,分别与4片SN65HVD12芯片——对应连接以及伺服电机相连,用以将所述第三转换单元发出的位置信号传递至相应的伺服电机,从而实现对伺服电机的伺服控制;
[0042] I 片 L78L05 芯片,分别与 AM26LV32 芯片、SN74AVCA164245 芯片以及 SN65HVD12 芯片相连,用于向这三种芯片供电。
[0043] 在本实施例中,所述FMC子卡的使用场合为与具有FMC连接器的板卡配合使用,如Xilinx的VC707、ZC706开发套件等,为板卡提供多路驱动器并行伺服控制功能。
[0044] 首先,4路(还可支持2路额外的增量式位置反馈信号采集)增量式位置反馈信号通过4个排针连接器并行进入FMC子卡,然后经过差分到单端的转换,再经过电平转换,通过FMC连接器进入FPGA内,FPGA经过运算和处理将4台电机的位置控制信息以uart通讯方式,经过FMC引脚发并行发给FMC子卡,在FMC子卡上经过uart到rs485信号的转换,最后通过4个1394接口发给驱动器,继而驱动器根据接收到的位置信号对电机进行伺服控制。
[0045] 所述FMC子卡可以为具有FMC接口的通用的FPGA板卡扩展4路rs485通讯接口和6路编码器反馈接口,进而可以配合FPGA板卡实现多轴运动系统的并行位置伺服控制功能。成功地解决了通用FPGA板卡无法直接实现对多路伺服电机驱动器的并行控制的难题,为FPGA板卡扩展了多轴运动控制的功能和所需的接口。所述FMC子卡可以成功配合FPGA板卡,实现FPGA对4路伺服电机实现并行的位置伺服控制,继而实现了对两台两轴高速云台同时进行位置伺服控制。本设计成功将以FPGA为核心的板卡应用到多轴运动控制系统中,并充分发挥了 FPGA并行处理的优势,在高速多轴伺服运动控制系统领域有非常好的前景。
[0046] 实施例三
[0047] 根据上述实施例提出的一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,本实施例提出了一种所述FMC子卡的工作过程,包括步骤:
[0048] 首先,进行硬件平台的连接,本实施例将FMC子卡与xilinxZC706板卡通过FMCLPC连接器相连;然后,将4台驱动器的485通讯口和位置反馈接口通过子FMC子卡上的连接器和子卡相连;给板卡上电,板卡通过子卡上的电源转换模块自动为子卡上电;下载和配置FPGA后,板卡就可以通过FMC子卡同时并行控制4台驱动器,进而实现对两台两轴高速云台的并行位置伺服控制。
[0049] 对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各种变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,连接于多路伺服驱动系统与FPGA板卡之间,所述FMC子卡包括: 第一转换单元,接收所述多路伺服驱动系统发送来的多路增量式位置反馈信号,将所述多路增量式位置反馈信号由差分转换为单端; 第二转换单元,与所述第一转换单元相连,用以接收转换后的所述多路增量式位置反馈信号,并对转换后的所述多路增量式位置反馈信号进行电平转换处理; FMC连接器,分别与所述第二转换单元以及所述FPGA板卡相连,用以将经电平转换处理后的所述多路增量式位置反馈信号传递至所述FPGA板卡中,且所述FPGA板卡对所述多路增量式位置反馈信号处理以获取位置控制信号; 第三转换单元,与所述FPGA板卡相连,用以接收所述位置控制信号,并将所述位置控制信号处理后传递至驱动器。
2.根据权利要求1所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,每个所述第一转换单元均通过排针连接器与所述多路伺服驱动系统相连。
3.根据权利要求2所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,所述排针连接器的数量为6。
4.根据权利要求1所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,每个所述第三转换单元均通过1394接口与所述多路伺服驱动系统相连。
5.根据权利要求1所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,所述第一转换单元为3片AM26LV32芯片。
6.根据权利要求1所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,所述第二转换单元为I片SN74AVCA164245芯片。
7.根据权利要求1所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,所述第三转换单元为4片SN65HVD12芯片。
8.根据权利要求1所述的用于多路驱动器并行控制的FMC子卡,其特征在于,所述FMC连接器为LPC连接器。
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