現階段，大部分的工業(yè)運動控制平臺和數控運動中的控制中心為PC端控制器，通過PC端控制器控制伺服驅動器，從而實現機械系統(tǒng)中一個或多個坐標上的運動以及運動之間的協(xié)調，實現精確的位置控制、速度和加速度控制、轉矩和力的控制等。同時，PC端控制器還需要控制其他傳感器或運動單元。這種PC端控制器直接控制上述設備的方案，存在效率低、難以做到指令發(fā)送或接收的同步處理、延時較大、采集的數據無法做到準確同步等問題。因此需要簡化PC端控制器的數據通信量、降低指令延遲、提升控制效率，同時需要獲取同步后的數據。
中科億海微電子科技（蘇州）有限公司（以下簡稱“中科億海微”）研制的FPGA運動控制加速卡由兩塊板卡構成：以EQ6HL130為核心的同步采集板、以EQ6HL9為核心的柔性傳感器采集板。主要完成PC端與伺服驅動器、相機、壓力及柔性傳感器等模塊之間的數據通信、數據融合與數據監(jiān)測。FPGA運動控制加速卡將復雜的控制卸載到FPGA中實現，簡化了PC端控制器的控制流程，極大地減小了數據鏈路通信時間消耗。同時FPGA將同步后的數據發(fā)送到PC處理，使得數據處理流程更合理。
圖 FPGA運動控制加速卡
圖 FPGA運動控制加速卡-同步采集板
圖 FPGA運動控制加速卡-柔性傳感器采集板
以EQ6HL130為核心的同步采集板控制伺服驅動器，產生驅動控制伺服電機的指令，同時接收其應答指令，將指令解析處理后結果傳輸給PC端控制器作進一步操作；接收柔性傳感器采集器采集的數據，解析后傳輸給控制器；接收壓力傳感器的數據，解析后傳輸給控制器。此外，同步采集板還負責觸發(fā)相機，通過精確的時間同步控制，確保傳感器數據與相機拍攝的照片在時間上嚴格對應，從而實現多源數據的同步采集與匹配。對所有接收數據打上時間戳，便于后續(xù)使用。
以EQ6HL9為核心的柔性傳感器采集板通過AD采集柔性傳感器的數據并組幀傳輸給同步采集板控制；將采集數據轉換為壓力值顯示到顯示屏上。柔性傳感器采集板既可以單獨使用，也可以集成到板卡上。柔性傳感器采集板通過EQ6HL9芯片為傳感器供電，電壓輸出步進為40mV，可調節(jié)檔位是1~82，對應輸出電壓范圍是40mV~3.3V。同時具有127個ADC增益輸入調節(jié)檔位，實現小信號放大。
經測試，PC端控制器方案的系統(tǒng)指令延遲大于50ms?；贔PGA的運動控制加速方案的系統(tǒng)指令延遲小于100us，同時伺服電機應答數據、多傳感器數據、相機數據能做到完全同步，更具使用意義。
關于中科億海微
中科億海微電子科技（蘇州）有限公司，成立于2017年1月，是“可編程芯片與智能微系統(tǒng)”技術領域的國家專精特新“小巨人”企業(yè)、國家高新技術企業(yè)、蘇州市姑蘇領軍企業(yè)和江蘇省潛在獨角獸企業(yè)。公司以“可編程邏輯IP核與EDA工具”為技術特色，以FPGA、自適應SoC、可重構計算系統(tǒng)等產品設計與服務為主營業(yè)務。
公司堅持全正向設計技術路線，自主研制具有高可靠性的嵌入式可編程電路IP核、可編程邏輯芯片、EDA軟件與可重構系統(tǒng)，提供具有高性能和自適應計算的行業(yè)解決方案和集成電路設計服務，滿足智能制造、現代通信、能源電力、軌道交通、汽車電子、廣電傳媒、地質勘探、金融科技、電子政務、醫(yī)療器械、測試測量等業(yè)務領域的應用需要。
轉自：中華網
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