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基于NIOSⅡ软核处理器的直流无刷电机控制系统设计.pdf

  • 资源大小：675 K
  • 上传时间： 2023-12-14
  • 上传用户：lijumiao
  • 资源积分：2 下载积分
  • 标      签： NIOS

资 源 简 介

直流无刷电机由于其无电刷及换向火花、小转动惯量、小体积、低噪声、免维护等优点，在机器人领域中得到广泛应用。在直流伺服控制系统中，目前国内外普遍采用的是以单片机或dsp作为控制系统的微处理器来实现电机的控制算法，但是由于用单片机或dsp控制电机，占用口资源较多，所需周边元器件也较多，对整个系统的稳定性和可靠性有较大影响。随着大规模集成电路技术的发展，数字化的电子自动化设计(eda)工具给电子设计带来了巨大变革，尤其是硬件描述语言的出现，解决了传统电路原理图设计系统工程的诸多不便，fpga(可编程逻辑门阵列)器件在电机控制领域的应用也越来越广泛。用fpga控制直流无刷电机, 能够将大量逻辑功能集成于一个单片ic中, 节省资源，实现在线编程、擦除, 使设计更灵活, 可靠程度更高，且系统结构极为紧凑[1]。fpga 在逻辑实现上具有无与伦比的优势,但是,在运算方面却逊于dsp(数字信号处理器)，因此altera公司在2005年推出新款的软核处理器——nios。altera第二代软核嵌入式处理器性能超过200dmips，该处理器具有更强大的灵活性、更高的性能、更低的成本并占用更少的资源，能够满足各种嵌入式应用的性能要求。32 位nios ii 嵌入式处理器具有更高的性能、一流的软件开发工具和更高的灵活性， 而占用更少的fpga器件资源。它是一个32/16位精简 指令处理器软核，可以实现sopc(system on a programmable chip)集成。提供了16位专用指令集、alu、同步地址发生器、16或32bit数据总线、各种外设(如定时器、sram、flash)和接口(如uart、pio、spi、pwm、sdram接口和ide硬盘控制器等)，把微处理器的优点和pld异常强大的并行功能结合在一起[2]。nios处理器指令执行速度可达50mips，几乎所有的指令都可以在20ns的单周期内执行完毕。这种高性能使复杂的电机控制算法的实时执行成为可能，例如空间矢量控制和卡尔曼滤波等。本文采用nios软核处理器为核心、结合其它功能模块，充分利用高性能fpga实现所需的控制逻辑，通过软核处理器完成软件控制算法，设计结构简单灵活、高性能的直流无刷电机控制系统，并将其成功应用于机器人多指仿人灵巧手系统。

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