王邦继， 刘庆想， 周磊， 李相强， 张健穹

(西南交通大学物理科学与技术学院，四川成都610031)

0 引言

步进电机是一种将输入的脉冲转化为相应的角位移的执行元件。其输入为脉冲序列，输出为相应的角度增量。在正常的工作状态下，输出与输入具有严格的对应关系，不受电压波动和负载变化等影响。步进电机的步进角由转子齿数及相数决定，由于结构限制，不能做到太小，从而限制了其应用。近年来，随着细分驱动技术的发展，步进角大大减小，且输出力矩有所增加，使得步进电机在速度及负载具有较宽变化范围时，能够实现平滑稳定的运动，扩展了其应用范围［1］。

传统的步进电机控制器大多以DSP为核心，再辅以必要的外围分立器件构成［2－3］。这种结构的步进电机控制器的优点在于其硬件结构清晰，能够运行复杂的控制算法，缺点是其硬件资源限制以及控制算法的串行运行，不能满足多轴步进电机控制要求。随着FPGA技术的飞速发展以及IP设计思想的普遍认同，SOPC正在成为FPGA最重要的发展方向之一。将微处理器、存储器、通信模块、多个电机IP核等功能模块集成到单一FPGA芯片上，就构成了一个多轴电机控制器的SOPC系统。目前国内外关于多轴电机控制器的研究相对较少［4－5］，且大部分都集中在一些基本部件的开发方面［6］。

在IP设计思想的指导下，设计了一种高性能步进电机IP核，在此基础上，进一步集成了微处理器、存储器、通信模块等，构建了多轴步进电机控制器的SoPC系统，可应用于多轴伺服系统的工业领域。……