易龙龙，张复春，王美玲，郝雁中

（中国人民解放军空军航空大学 航空理论系，吉林 长春 130022）

机电一体化系统中常需要产生多通道PWM信号以完成对多台电机进行协调控制，而传统控制系统仍然采用单片机内部的定时/计数器来产生所需要的PWM信号，但由于定时/计数器及IO端口数量的限制，单个单片机控制器常不能满足多通道电机并行控制的要求[1-3]。而FPGA内部程序并行运行，不同逻辑任务可同时执行，使其工作更有效率，且其具有丰富的逻辑资源和I/O引脚资源。文中采用Altera公司Cyclone II系列的EP2C8Q208芯片，采用模块化的设计方法，以四台无刷直流电机为控制对象，完成了多通道的直流电机控制器的设计，有效地缩小了设计规模，节约了设计成本。

1 系统整体设计

本系统采用自顶向下的设计思路，将系统主要分为以下模块：FPGA控制模块、电机驱动模块，转速检测模块[4]。如图1所示。本系统以FPGA为控制核心，通过程序设定控制电机速度的PWM信号的占空比，由FPGA的I/O口输出给直流电机驱动电路以完成对直流电机的驱动。电机转速测量由霍尔传感器完成，反馈给FPGA计数模块，通过计数结果以决策电机控制状态。文中将着重介绍FPGA控制模块及各部分的功能设计与实现方法。

图1 系统结构框图Fig.1 Structure of the system

设计中将FPGA控制模块又分为分频模块，计数模块，并行控制模块，PWM生成模块4部分。分频模块把外部高频时钟信号降低为系统所需的标准频率。计数模块对霍尔传感器输入脉冲进行计数以完成对电机转速的测量。……