基于FPGA开发的VME总线电机控制系统

王飞,葛琼璇,王晓新,刘洪池

(中国科学院 电工研究所,北京 100190)

1 引言

随着大功率交流调速系统在钢铁和高速铁路中得到越来越广泛的应用,高可靠性的控制系统成为研究者日益关注的问题。近年来,随着计算机技术和实时操作系统的快速发展,嵌入式系统为工业控制的实时性和可靠性提供了有力的支持。在诸多的嵌入式体系中,基于VME总线的控制系统因其开放性、可靠性和对多种操作系统的支持,占据了广泛的市场,并且被成功地应用于交流调速控制系统中。本文以美国GE公司生产的VME总线单板计算机7750作为核心控制器,利用自行开发的基于FPGA的电机控制板卡实现了一个高性能、低成本的电机控制系统。

开发基于VME总线的电机控制系统主要包括两个部分:总线接口逻辑和变频器脉冲发生器,本文所使用的总线接口为A24D16(即AM=39)的VME slave接口,脉冲发生器则为两电平电压空间矢量调制算法,整个系统基于 FPGA来完成。本文通过将接口逻辑功能和脉冲产生结合在单个FPGA上构成片上系统(system on chip)节省了空间和成本。实验结果表明,本系统具有良好的电机控制效果。

2 VME接口

VME总线规范是由Motorola公司制定的Versabus(逻辑、电气特性)和欧洲的Eurocard标准(机械特性)构成的,是一种开放式系统结构[1]。该系统结构支持多种实时操作系统,如 UNIX、VxWorks等,在控制系统领域具有广泛的市场,并且被成功地应用于交流调速控制系统中。

VME总线包括地址线、数据线和控制线3类,有多种数据传输模式,并且支持块传输和七级中断,数据传输采用主从模式。……