FPGA实现步进电机控制源代码
FPGA实现步进电机控制源代码
modulefenpin(clk_48m,reset,out_door,addr,data,data_rd,rd,rw,Grating_a,Grating_b); input clk_48m,data_rd,reset,rd,rw,Grating_a,Grating_b;input [8:0]addr;output out_door;inout [7:0]data;reg flag;reg [23:0]step;reg [23:0]pul_counter;reg [5:0]clk_div1m;reg [23:0]den;reg [23:0]counter;reg [23:0]counter_now;reg [19:0]Grating_counter;reg [7:0]com;reg [7:0]databuff;reg out=0;reg data_link;reg direct;assign data=data_link?databuff:8'bzzzzzzzz;assign out_door=out&flag;always@(posedge clk_48m)if(clk_div1m<6'h2e)clk_div1m <=clk_div1m+1;elseclk_div1m<=0;assign clk_1m=(clk_div1m==6'h2e);always @(posedge clk_1m)beginif(!reset)begincounter_now<=24'b1111_1111_1111_1111_1111_1111;endelse if(com[0:0]==1'b1)beginif(counter_now>den)begincounter_now<=counter_now-1; endelsebeginendendelsebeginendendalways @(posedge clk_48m)beginif(!reset)begincounter<=0;endelse if(com[0:0]==1'b1)beginif(counter==counter_now-1)begincounter<=0;out=~out;endelsebegincounter<=counter+1;endendelsebeginendendalways @ (posedge out)beginif(!reset)beginflag<=1;pul_counter<=0;endelsebeginif(pul_counter==step)beginflag<=0;pul_counter<=0;endelse pul_counter<=pul_counter+1;endendalways@(posedge Grating_a)if(Grating_b==1)direct=1;else direct=0;always@(posedge Grating_a)beginif(!reset)Grating_counter=0;else if(direct==1)Grating_counter<=Grating_counter+1;else Grating_counter<=Grating_counter-1; endalways @(posedge clk_48m)beginif(!reset)begindata_link<=1'b0;endelse if(rw)begindata_link<=1'b1;endendalways @( posedge clk_48m )beginif(!reset)beginstep<=0;den<=0;com<=0;endelse if(data_rd&rw&!rd)case(addr)3'b000 : den[7:0]<= data;3'b001 : den[15:8]<= data;3'b010 : den[23:16]<=data;3'b011 : step[7:0]<= data;3'b100 : step[15:8]<= data;3'b101 : step[23:16]<=data;3'b110 : com[7:0]<=data;//数据传送完毕endcaseelsebeginendendalways @(posedge clk_48m)beginif(!reset)begindatabuff<=0;endelse if(data_rd&rd&!rw)case(addr)8'h00:databuff<=den[7:0];8'h01:databuff<=den[15:8];8'h02:databuff<=den[23:16];8'h03:databuff<=step[7:0];8'h04:databuff<=step[15:8];8'h05:databuff<=step[23:16];8'h06:databuff<=com[7:0];8'h07:databuff<=Grating_counter[7:0];8'h08:databuff<=Grating_counter[15:8];8'h09:databuff<={4'h0,Grating_counter[19:16]}; endcaseelsebeginendend endmodule。
FPGA Verilog HDL 系列实例--8-3编码器
Verilog HDL 之直流电机PWM控制一、实验前知识准备在上一篇中总结了步进电机的控制，这次我将学习一下直流电机的控制，首先，我们简要了解下步进电机和直流电机的区别。
（1）步进电机是以步阶方式分段移动，直流电机通常采用连续移动的控制方式。
（2）步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置；直流电机则是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。
（3）直流电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。
步进电机系统多半以“开环方式”进行操作。
1、什么是直流电机输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
2、什么是PWMPWM（脉冲宽度调制）是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
3、开发平台中直流电机驱动的实现开发板中的直流电机的驱动部分如图1.1所示。
利用FPGA设计一个0、1组成的双极性PWM发生器。
图1.1 直流电机的驱动部电路二、实验平台Quartus II 7.2 集成开发环境、SOPC-MBoard板、ByteBlaster II 下载电缆三、实验目标1、了解直流电机PWM的控制方法。
2、具有调速功能。
四、实验实现详细实现步骤请参考【连载】FPGA Verilog HDL 系列实例--------8-3编码器1、在设计文件中输入Verilog代码。
66 endmodule2、分析思考：（1）如何控制顺时针转和逆时针转？（2）速度的大小如何控制的？第38行~第53行：由2个引脚控制生成双极性PWM发生器。
结论：（1）以MA_r[0]为准，当状态0的时间大于状态1的时间时，电机逆时针转动；反之，电机顺时针转动。
基于FPGA的步进电机控制器设计
基于FPGA的步进电机控制器设计步进电机是一种常见的电动机，具有精准控制和高可靠性的特点。
而FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以实现复杂逻辑功能。
结合FPGA和步进电机进行控制，可以实现更高精度和更灵活的控制方式。
首先，步进电机的控制需要确定三个参数：步进角度、步进速度和步进方向。
FPGA可以通过编程的方式实现对这些参数的实时控制。
基于FPGA的步进电机控制器设计需要实现以下几个模块：1.步进电机驱动器：这个模块负责将FPGA输出的控制信号转换为适合步进电机的电压和电流。
可以使用高驱动能力的电路来驱动步进电机，确保电机可以正常运行。
2.位置控制器：这个模块负责根据输入的步进角度和方向控制步进电机的转动。
可以使用计数器和比较器来实现精确的角度控制，通过FPGA 的编程方式可以实时调整步进角度和方向。
3.速度控制器：这个模块负责调整步进电机的转动速度。
可以使用定时器和计数器来实现一个精确的时间基准，通过调整计数器的数值来控制步进电机的速度。
FPGA的编程方式可以实时调整步进速度。
4.通信接口：这个模块负责与外部设备进行通信。
可以使用UART、SPI或者I2C等通信协议，通过FPGA的外部接口与其他设备进行交互。
以上几个模块可以通过FPGA内部的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行编程实现。
通过FPGA的编程方式，可以实时调整步进电机的控制参数，提高步进电机的精度与稳定性。
但是，基于FPGA的步进电机控制器设计也存在一些挑战。
首先是硬件资源的限制，FPGA的资源有限，需要合理分配资源，确保系统的运行效率和稳定性。
其次是时序设计的复杂性，步进电机的精确控制需要高频率的脉冲信号，要求FPGA具备快速响应和高速计数的能力。
综上所述，基于FPGA的步进电机控制器设计可以实现精确控制和高可靠性，并且具有灵活性和可编程性，可以适应不同的应用场景。
基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇
基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计1本文介绍了基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计。
一、设计目标本次设计的目标是：设计一个可控制多路步进电机的系统，具备高效、可靠的控制方式，实现步进电机多通道运动控制的目标。
二、硬件选型1、主控芯片STM32本设计采用STM32作为主控芯片，STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、高集成度、易于开发等优点，非常适合此类控制系统。
2、FPGA本设计采用FPGA作为数据处理和控制模块，FPGA具有可编程性和高速、低功耗的特点，在电机控制系统中有广泛的应用。
3、步进电机步进电机具有速度可调、定位精度高等特点，很适合一些高精度的位置控制系统。
4、电源模块电源模块负责为整个系统提供稳定的电源。
5、驱动模块驱动模块负责驱动步进电机，其控制原理为将电机的输入电流拆分为若干个短脉冲信号，每一个短脉冲信号控制一个步距运动。
三、系统设计1、STM32控制器设计STM32控制器是本系统的核心，其功能是读取FPGA发送的控制信号和控制步进电机的运动。
STM32控制器处理的信号主要包括方向信号、脉冲信号、微步子段等控制参数，将这些参数按照驱动模块的需求分发到各个驱动模块中，从而控制步进电机的运动。
2、FPGA模块设计FPGA模块是本系统的数据处理模块，其主要功能是接收STM32发送的指令，进行解码并且转化为步进电机的控制信号，以驱动步进电机的运动，同时FPGA模块还负责将电机的运动数据反馈回STM32，以保证整个系统的稳定运行。
3、驱动模块设计驱动模块是本系统的控制模块，其主要功能是将电机的输入电流拆分成若干个短脉冲信号，每一个短脉冲信号控制一个步距运动，从而实现对步进电机的控制。
四、系统流程1、系统初始化整个系统初始化主要包括STM32控制器的初始化、FPGA模块的初始化、各个驱动模块的初始化、电源模块的初始化，当系统初始化完成后，所有硬件设备均已经准备完成，可以开始正常的运行。
基于FPGA的高速五轴步进电机运动控制卡设计
一
Ｆ ＧＡ Ｐ ＥＰ ＣＳ ４ Ｅｐ ＣＳ ｓ ＤＲ ＡＭ Ｓ ＤＲＡＭ
ｃ ｍｐ ｃ ， ｈ ｇ ａ ｉ ｆｐ ｉｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｈ ｇ ｏ ｔ ｌｉ ｇ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ａ ｄ ｓｒ ｎ ｅ ｌ ｉ ｅ ｏ ｍａ ｃ ． ｏ ａｔ ｉｈ ｒ ｔｏ ｏ ｒｃ ／ ｅ ｆ ｍａ ｃ ， ｉ ｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｃ ｓｏ ｎ ｔ ｇ ｒ ａ — ｍｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ ｎ ｏ ｔ ｆ
基于 ＦＧ Ｐ Ａ的高 速 五轴 步 进 电机运 动 控制 卡 设 计
杨 秀 增
（ 西 民族 师 范 学 院物 理 与 信 息技 术 系 ，广 西 崇 左 ５ ２ ０ 广 ３ ２ ０）
摘 要 ：利用 现 场可 编程 门列 阵设计 一 款 五轴 步进 电机 运 动控 制 卡 ，采 用 了 Ｎｉ ｌ 软核 Ｃ Ｕ＋Ｆ Ｇ 的硬 件设 计 方 ｏＩ ｓ Ｐ ＰＡ 案 ：利用 Ｎｉ ｌ 软核 Ｃ Ｕ运 行 控制 程序 ，利用 Ｆ Ｇ ｏＩ ｓ Ｐ Ｐ Ａ来 实 现 数 字 差补 算 法 和 细 分 驱 动 ；采 用 了数 字 积 分算 法 和正 弦 波 脉宽 调制 细 分驱 动技 术 。测试 结 果 表 明 ：该 运动 控 制 卡 具有 电路 紧凑 、性 价 比高 而 速 度快 、精 度 高 和 实 时性 强 优
点。
关键 词 ：运动 控制 卡 ；五轴步 进 电机 ；数 字积 分算 法 ；正弦 波 脉宽调 制 细分 ；现 场 可编 程 门列 阵 中 图分类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献 标识 码 ：Ｂ 文 章编 号 ：１ ０ ０ １—３ ８ （ Ｏ ２）４—０ ６—３ ８１ ２１ ６
c语言实现单片机控制步进电机加减速源程序
C 语言实现单片机控制步进电机加减速源程序1. 引言在现代工业控制系统中，步进电机作为一种常见的执行元件，广泛应用于各种自动化设备中。
而作为一种常见的嵌入式软件开发语言，C 语言在单片机控制步进电机的加减速过程中具有重要的作用。
本文将从单片机控制步进电机的加减速原理入手，结合 C 语言的编程技巧，介绍如何实现单片机控制步进电机的加减速源程序。
2. 单片机控制步进电机的加减速原理步进电机是一种能够精确控制角度的电机，它通过控制每个步骤的脉冲数来实现旋转。
在单片机控制步进电机的加减速过程中，需要考虑步进电机的加速阶段、匀速阶段和减速阶段。
在加速阶段，需要逐渐增加脉冲的频率，使步进电机的转速逐渐增加；在匀速阶段，需要保持恒定的脉冲频率，使步进电机以匀速旋转；在减速阶段，需要逐渐减小脉冲的频率，使步进电机的转速逐渐减小。
这一过程需要通过单片机的定时器和输出控制来实现。
3. C 语言实现步进电机加减速的源程序在 C 语言中，可以通过操作单片机的 GPIO 来控制步进电机的旋转。
在编写源程序时，需要使用单片机的定时器模块来生成脉冲信号，以控制步进电机的旋转角度和速度。
以下是一个简单的 C 语言源程序，用于实现步进电机的加减速控制：```c#include <reg52.h>void main() {// 初始化定时器// 设置脉冲频率，控制步进电机的加减速过程// 控制步进电机的方向// 控制步进电机的启停}```4. 总结与回顾通过本文的介绍，我们了解了单片机控制步进电机的加减速原理和 C 语言实现步进电机加减速源程序的基本思路。
掌握这些知识之后，我们可以更灵活地应用在实际的嵌入式系统开发中。
在实际项目中，我们还可以根据具体的步进电机型号和控制要求，进一步优化 C 语言源程序，实现更加精准和稳定的步进电机控制。
希望本文能为读者在单片机控制步进电机方面的学习和应用提供一定的帮助。
5. 个人观点与理解在我看来，掌握 C 语言实现单片机控制步进电机加减速源程序的技术是非常重要的。
基于FPGA的步进电机控制器设计
基于FPGA的步进电机控制器设计是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的特别电机,每转变一次通电状态,步进电机的转子就转动一步。
目前大多数步进电机控制器需要主控制器发送时钟信号,并且要起码一个I／O口来辅助控制和监控步进电机的运行状况。
在或的应用系统中,常常协作或者来实现特定的功能。
本文介绍通过FPGA实现的步进电机控制器。
该控制器可以作为单片机或DSP的一个挺直数字控制的外设,只需向控制器的控制寄存器和分频寄存器写入数据,即可实现对步进电机的控制。
1 步进电机的控制原理步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号改变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此十分适合对数字系统的控制。
步进电机可分为反应式步进电机(简称“VR”)、永磁式步进电机(简称“PM”)和混合式步进电机(简称“HB”)。
步进电机区分于其他控制电机的最大特点是,通过输入脉冲信号来举行控制,即电机的总转动角度由输入脉冲数打算,而电机的转速由脉冲信号频率打算。
步进电机的驱动按照控制信号工作,控制信号由各类控制器来产生。
其基本原理作用如下：①控制换相挨次,通电换相。
这一过程称为“脉冲分配”。
例如：四相步进电机的单四拍工作方式,其各相通电挨次为A—B—C—D。
通电控制脉冲必需严格根据这一挨次分离控制A、B、C、D相的通断,控制步进电机的转向。
假如给定工作方式正序换相通电,则步进电机正转;假如按反序换相通电,则电机就反转。
②控制步进电机的速度。
假如给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。
调节控制器发出的脉冲频率,就可以对步进电机举行调速。
2 控制器的总体设计控制器的外部接口电路1所示。
各引脚的功能如下：第1页共3页。
单片机控制步进电机系统(C语言源代码)
说明： 本系统中采用了四个按键，分别与 80s52 的四个引脚相连，分别为 LCDEN,RS,WR,RD;
分别实现的功能是电机加速，减速，正反转。键盘一旦按下则表示向单片机发送了有效信号， 单片机就相应的进行调节。对于键盘的键按下的时候分为几个步骤，当键盘按下的时候，接 通电路，键盘扫描检测低电平，但检测到低电平之后不能够判断键是否被按下，因为抖动可 能引起这个变化，所有大概延时 5~10ms 之后再进行检测。如果再次检测到低电平之后说明 键被按下。这个过程就是所说的消除抖动。 3.3 显示部分 如图 5
Key Words：SCM; stepper motor; system; drive
目录
引言 4 1 单片机控制步进电机的一般原理 4 1.1 步进电机 4
1.1.1 步进电机介绍 4 1.1.2 步进电机分类 5 1.1.3 技术指标 5 1.1.4 步进电机工作原理 5 1.2 单片机 7 2 步进电机驱动实现 8 2.1 简介 8 2.2 驱动选择 8 3 系统硬件设计 9 3. 1 单片机控制电机 9 3.2 键盘 9 3.3 显示部分 10 程序流程图 11 总结 12 致 谢 13 参考文献 13 附录 13 C 代码 13
In this paper, given the design of the system hardware circuit,software design, human-computer interaction and so on.and it given the details description of each functional module.the main contents include the following:
功能特性描述
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FPGA实现步进电机控制源代码.txt我爸说过的最让我感动的一句话：“孩子，好好学习吧，爸以前玩麻将都玩儿10块的，现在为了供你念书，改玩儿1块的了。
”module fenpin(clk_48m,reset,out_door,addr,data,data_rd,rd,rw,Grating_a,Grating_b); input clk_48m,data_rd,reset,rd,rw,Grating_a,Grating_b;
input [8:0]addr;
output out_door;
inout [7:0]data;
reg flag;
reg [23:0]step;
reg [23:0]pul_counter;
reg [5:0]clk_div1m;
reg [23:0]den;
reg [23:0]counter;
reg [23:0]counter_now;
reg [19:0]Grating_counter;
reg [7:0]com;
reg [7:0]databuff;
reg out=0;
reg data_link;
reg direct;
assign data=data_link?databuff:8'bzzzzzzzz;
assign out_door=out&flag;
always@(posedge clk_48m)
if(clk_div1m<6'h2e)
clk_div1m <=clk_div1m+1;
else
clk_div1m<=0;
assign clk_1m=(clk_div1m==6'h2e);
always @(posedge clk_1m)
begin
if(!reset)
begin
counter_now<=24'b1111_1111_1111_1111_1111_1111; end
else if(com[0:0]==1'b1)
begin
if(counter_now>den)
begin
counter_now<=counter_now-1;
end
else
begin
end
end
else
begin
end
end
always @(posedge clk_48m)
begin
if(!reset)
begin
counter<=0;
end
else if(com[0:0]==1'b1)
begin
if(counter==counter_now-1)
begin
counter<=0;
out=~out;
end
else
begin
counter<=counter+1;
end
end
else
begin
end
end
always @ (posedge out)
begin
if(!reset)
begin
flag<=1;
pul_counter<=0;
end
else
begin
if(pul_counter==step)
begin
flag<=0;
pul_counter<=0;
end
else pul_counter<=pul_counter+1;
end
end
always@(posedge Grating_a)
if(Grating_b==1)
direct=1;
else direct=0;
always@(posedge Grating_a)
begin
if(!reset)
Grating_counter=0;
else if(direct==1)
Grating_counter<=Grating_counter+1;
else Grating_counter<=Grating_counter-1; end
always @(posedge clk_48m)
begin
if(!reset)
begin
data_link<=1'b0;
end
else if(rw)
begin
data_link<=1'b1;
end
end
always @( posedge clk_48m )
begin
if(!reset)
begin
step<=0;
den<=0;
com<=0;
end
else if(data_rd&rw&!rd)
case(addr)
3'b000 : den[7:0]<= data;
3'b001 : den[15:8]<= data;
3'b010 : den[23:16]<=data;
3'b011 : step[7:0]<= data;
3'b100 : step[15:8]<= data;
3'b101 : step[23:16]<=data;
3'b110 : com[7:0]<=data;//数据传送完毕
endcase
else
begin
end
end
always @(posedge clk_48m)
begin
if(!reset)
begin
databuff<=0;
end
else if(data_rd&rd&!rw)
case(addr)
8'h00:databuff<=den[7:0];
8'h01:databuff<=den[15:8];
8'h02:databuff<=den[23:16];
8'h03:databuff<=step[7:0];
8'h04:databuff<=step[15:8];
8'h05:databuff<=step[23:16];
8'h06:databuff<=com[7:0];
8'h07:databuff<=Grating_counter[7:0];
8'h08:databuff<=Grating_counter[15:8];
8'h09:databuff<={4'h0,Grating_counter[19:16]}; endcase
else
begin
end end endmodule。