FPGA数字控制器

      在基于FPGA的数字控制器中，将伺服系统中需要通过FPGA实现的功能，划分为几个功能相互独立的模块。各模块功能采用Verilog HDL编程实现，从而实现控制器的模块化设计。

      音圈电机速度伺服控制是PWN功率驱动开关频率不变的情况下，通过电流和速度付反馈调整其占空比，从而实现跟踪指令速度。占空比的改变可通过定频调宽等方法来实现。

      本系统通过Verilog HDL编程，师兄定频调宽法来改变占空比的大小。采用计数器、比较器和寄存器来产生PWM波。即用实际值与给定值的偏差，与由加减计数器产生的固定频率的三角波进行比较后生成PWM信号，从而获取开关频率固定、占空比可调的PWM波。

      为了确保集成功率驱动芯片LMD18200内部输入逻辑功能正确，输入的PWM信号和DIR方向信号应避免出现边沿对齐的情况，两信号边沿至少需要错开1us的时延间隔。具体实现是FPGA中通过硬件编程使得PWM信号延迟1/16个PWM周期输出，从而确保PWM波和DIR方向信号前后沿错开时间为2.5us，从而满足LMD18200的输入信号逻辑要求。

      SRAM是一种常用的数据存储器件，其读写操作较SDRAM和DDR SDRAM方便，且不要刷新操作。因此，本系统设计了一个基于SRAM芯片CY7C1021的数据存储模块。

       SRAM只有一套数据、地址和控制总线，可通过三态缓冲门分别连接到A/D转换器和数字控制器上。当A/D转换器对电流进行采样时，ARAM由三态门切换连接到A/D转换器，从而把A/D转换数据写入SRAM。当A/D采样结束后，再由三态门切换连接到数字控制器，数据从SRAM中读出。ARAM可随机存取，分时读写，通过FPGA实现对SRAM的读写时序控制。

        音圈电机功率驱动使用PWM驱动方式，实际了基于集成功率器件LMD18200的PWM驱动器。在PWM功率驱动器的作用下，电流环能很好地跟踪系统电流，改善了音圈电机伺服系统的动态性能。满足伺服系统控制要求。