提出一種應用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）實現(xiàn)多軸步進電機控制器的方法。采用IP設計思想，步進電機的運動控制由硬件電路（步進電機IP核）實現(xiàn)，軌跡計算由同一芯片上的微處理器（Nios II軟核）實現(xiàn)，從而可以構(gòu)建多軸步進電機控制器的可編程片上系統(tǒng)（SOPC系統(tǒng)）。利用VHDL硬件描述語言，設計了一種高性能步進電機IP核，并進行了仿真驗證。為了驗證該IP核的復用性，構(gòu)建了一個4軸步進電機控制器的SoPC系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，此系統(tǒng)可對多軸步進電機實現(xiàn)高精確度控制，每軸的運動是相互獨立的，并且控制參數(shù)在線可編程。基于這種方式構(gòu)建的系統(tǒng)，擴展方便、可移植性高、具有廣泛的適用性，可用于多軸伺服系統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域。

　　步進電機IP核

　　通過設定其內(nèi)部寄存器值，步進電機IP核能控制步進電機按設定的速度曲線模式運行。該IP核有3個主要功能模塊構(gòu)成．如圖1所示。

　　1）Avalon總線接口：它使該IP核具有Avalon總線接口，可與其它具有相同接口的IP核互聯(lián)。

　　2）QEP電路：用于連接一個光電編碼器獲取電機轉(zhuǎn)子位置等信息，用于判斷電機運行是否失步，使本系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要成為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　3）速度剖面產(chǎn)生：根據(jù)設定的速度曲線參數(shù)，計算出每個步進脈沖的步進周期，并輸出步進脈沖序列到步進電機驅(qū)動器，從而驅(qū)動步進電機按設定的速度曲線模式運行。它由狀態(tài)機，步進周期計算模塊和PWM電路三部分構(gòu)成。