CNC步进电机控制4 -积分器

秘诀

在我们的实现中，PC不会向FPGA发送任何位置或速度信息。 相反，它会发送加速度和时间信息。 FPGA 使用积分器将它们转换为速度和位置（并相应地驱动阶跃/二极管信号）。

因此，我们的运动控制器充当加速度积分器。 这很容易实现，因为在FPGA中，积分器只是一个累加器。 以下“C”代码说明了FPGA在每个时钟周期的性能：

//Accelerationisknown(providedbythePC) Speed+=Acceleration; Position+=Speed;

加速积分器示例

让我们举个例子来说明：我们想将轴移动 +50。

我们可以做到以下几点：

1. 加速 +1 持续 5 个时钟周期。

2. 加速 0 5 个时钟周期。

3. 加速 -1 5 个时钟周期。

经过 15 个时钟周期后，我们的积分器已达到位置 +50。

周期	加速度	速度	位置
0	0	0	0
1	+1	+1	+1
2	+1	+2	+3
3	+1	+3	+6
4	+1	+4	+10
5	+1	+5	+15
6	0	+5	+20
7	0	+5	+25
8	0	+5	+30
9	0	+5	+35
10	0	+5	+40
11	-1	+4	+44
12	-1	+3	+47
13	-1	+2	+49
14	-1	+1	+50
15	-1	0	+50

很简单，对吧？

定点精度算术

现在出现了一个问题：FPGA时钟的运行速度比步进器接受的步进要快得多。 因此，计算必须对小数进行。 例如，我们可以确定上面的位置 50 实际上代表硬件中的 0.000050mm。

经过慎重考虑，我们决定使用 64 位定点精度算术。更多细节：

• 加速使用 16 位。

• 速度使用 40 位。

• Position 使用 64 位。步进器位置位于 20 个有效位（位 44 到 63）中。每当步进位（位 44）发生变化时，就会向步进电机发送一个步进脉冲。

（CNC 步进电机 CNC 步进电机 CNC）

当然，对于 3 轴系统，我们每个都有 3 个（3 个位置、3 个速度和 3 个加速度寄存器）。 PC 提供 3 个加速度数字组（每个加速度数字 16 位）加上持续时间，FPGA 使用积分器自动计算速度和位置。

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