基于FPGA的系统促进提高电机控制性能

动器套件以外，ADI公司还提供完整的Vivado框架和Linux基础设施以用于原型开发和最终生产。图12显示了支持智能驱动器套件的 Zynq基础设施。该高级框图说明了ADI参考设计在Xilinx Zynq SoC上是如何划分的。可编程逻辑实现IP内核，用于与ADC、位置传感器和电机驱动级接口。由HDL转码器生成的HDL代表电机控制算法，集成到ADI 公司IP中。所有IP都有低速AXI-Lite接口用于配置和控制，并有高速AXIStreaming接口用于通过DMA通道向软件传输实时数据。高速以太网接口可以利用ARM 处理系统的硬MAC外设或可编程逻辑中的Xilinx以太网IP实现。

　　ARM Cortex A9 处理系统运行ADI 公司提供的Ubuntu Linux，其中包括：与ADI公司智能驱动器硬件接口所需的Linux IIO驱动，用于监测和控制的IIO Oscilloscope（示波器）用户空间应用程序，支持实时数据采集和通过TCP控制系统的libiio服务器，在远程计算机上运行的客户端，以及整合嵌入式转码器所生成C代码的可选用户应用程序。

　　Figure 12. ADI Linux infrastructure

　　所有ADI Linux 驱动均基于Linux 工业I/O （IIO）子系统，其现已包括在所有主流Linux内核中。IIO Scope是ADI公司开发的一款开源Linux应用程序，运行在Xilinx Zynq中的双核ARMCortex A9上，能够显示连接到Xilinx Zynq平台的ADI FMC卡所获取的实时数据。这些数据可以在时域中、频域中或以星座图的形式显示。支持以不同的常用文件格式（如逗号分隔值或.mat Matlab文件等）保存所捕获的数据以供进一步分析。IIO Scope提供一个图形用户界面，用于更改或读取ADI FMC卡的配置。

　　libiio服务器支持实时数据采集、通过TCP控制系统以及运行于远程计算机上的客户端。服务器运行于Linux下的嵌入式目标上，通过TCP管理目标与远程客户端之间的实时数据交换。IIO客户端可以作为系统对象集成到MATLAB和Simulink原生应用程序中。一路HDMI 输出用于在监视器上显示Linux界面，鼠标和键盘可通过USB 2.0端口连接到系统。

　　ADI 公司为智能驱动器套件提供的Linux软件和HDL基础设施，连同MathWorks和Xilinx提供的工具，非常适合开发电机控制应用原型。它们还包含适用于生产的组件，可将其集成到最终控制系统中，从而减少从概念到生产所需的时间和成本。

　　结论

　　本文说明了采用FPGA的现代电机控制系统的要求和趋势，以及为满足这些约束条件和帮助实现更高效、更精确的电机控制解决方案，MathWorks、 Xilinx和ADI公司带给市场的工具和系统。通过将MathWorks基于模型的设计和自动生成代码工具与强大的Xilinx Zynq SoC、ADI公司的隔离、功率、信号调理和测量解决方案相结合，电机驱动系统的设计、验证、测试和实现可以比以前更有效率，进而提高电机控制性能并缩短上市时间。ADI公司智能驱动器套件与Avnet Zynq-7000 All Programmable SoC配合使用，为利用MathWorks Simulink设计的电机控制算法提供出色的原型开发环境。该智能驱动器套件带有一组参考设计4，旨在为所有希望评估该系统的人士提供一个起点，并且帮助启动任何新的电机控制项目。

　　参考文献

　　Hill， Tom. "借助Matlab将电机驱动迁移到Zynq SoC设计中。" Xcell 杂志，87期，2014年第二季度。

　　Dara O‘Sullivan、Jens Sorensen 和Aengus Murray "闭环电机控制中基于模型的设计工具。"PCIM Europe， 2014.

　　Corradi， Dr. Giulio. "频率空间矢量调制—第一部分。" EDN网络， 2012年10月4日。

　　AD-FMCMOTCON1-EBZ用户指南。

　　Authors

　　Andrei Cozma ［andrei.cozma@analog.com］是ADI公司工程设计经理，负责支持系 统级参考设计的设计与开发。他拥有工业自动化与信息技术学士学位及电子与电信博士学位。他参与了电机控制、工业自动化、软件定义无线电和电信等不同行业领域的项目设计与开发。

　　Eric Cigan ［Eric.Cigan@mathworks.com］ 在MathWorks 从事技术营销工作，负责支持SoC和FPGA设计工作流程。加入MathWorks之前，他先后在MathStar、AccelChip和Mentor Graphics从事技术营销工作。Eric拥有麻省理工学院机械工程学士学位和硕士学位。