基于中科亿海的国产FPGA的运动控制加速卡:系统指令延迟小于100μs,同时实现各项数据完全同步
现阶段,大部分的工业运动控制平台和数控运动中的控制中心为PC端控制器,通过PC端控制器控制伺服驱动器,从而实现机械系统中一个或多个坐标上的运动以及运动之间的协调,实现精确的位置控制、速度和加速度控制、转矩和力的控制等。同时,PC端控制器还需要控制其他传感器或运动单元。这种PC端控制器直接控制上述设备的方案,存在效率低、难以做到指令发送或接收的同步处理、延时较大、采集的数据无法做到准确同步等问题。因此需要简化PC端控制器的数据通信量、降低指令延迟、提升控制效率,同时需要获取同步后的数据。
中科亿海微研制的FPGA运动控制加速卡主要完成PC端与伺服驱动器、相机、压力及柔性传感器等模块之间的数据通信、数据融合与数据监测。FPGA运动控制加速卡将复杂的控制卸载到FPGA中实现,简化了PC端控制器的控制流程,极大地减小了数据链路通信时间消耗。同时FPGA将同步后的数据发送到PC处理,使得数据处理流程更合理。
图 基于FPGA的运动控制加速方案系统构成框图
基于FPGA的运动控制加速方案主要由两块板卡构成:以EQ6HL130为核心的同步采集板、以EQ6HL9为核心的柔性传感器采集板。
以EQ6HL130为核心的同步采集板控制伺服驱动器,产生驱动控制伺服电机的指令,同时接收其应答指令,将指令解析处理后结果传输给PC端控制器作进一步操作;接收柔性传感器采集器采集的数据,解析后传输给控制器;接收压力传感器的数据,解析后传输给控制器。对所有接收数据打上时间戳,便于后续使用。
以EQ6HL9为核心的柔性传感器采集板通过AD采集柔性传感器的数据并组帧传输给同步采集板控制;将采集数据转换为压力值显示到显示屏上。
图 FPGA运动控制加速卡
经测试,PC端控制器方案的系统指令延迟大于50ms。基于FPGA的运动控制加速方案的系统指令延迟小于100μs,同时伺服电机应答数据、多传感器数据、相机数据能做到完全同步,更具使用意义。
推荐器件(亿海神针®系列EQ6HL130型、EQ6HL9型)
1、EQ6HL130型FPGA
●逻辑规模(万门):1360;
●存储单元(M4K):1200;
●锁相环PLL/全局时钟:8/16;
●最大可编程用户I/O:498;
●最宽温度范围:-55℃~125℃;
●封装形式:CSG484/FGG676。
2、EQ6HL9型FPGA
●逻辑规模(万门):86;
●存储单元(M4K):64;
●锁相环PLL/全局时钟:2/16;
●最大可编程用户I/O:202;
●最宽温度范围:-40℃~100℃;
●封装形式:TQG144/CSG225/FTG256/CSG324。
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型号- EP4CE115,EP4CE22,XC6SLX150,EQ6HL130,EP4CE40,ER2HL18,XC6SLX45,EQ6HL16,XC6SLX25,ER2HL35,XC6SLX100,EP4CE15,ECP5,EP4CE75,EP4CE30,EP4CE55,EQ6GL9,EP4CE10,EQ6HL45,EQ6HL25,EP4CE6,XC6SLX75,XC6SLX4,XC6SLX9,XC6SLX16
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型号- EP4CES5,ECP5家族,EP4CE115,EP4CE22,XC6SLX150,EQ6HL130,EP4CE40,EQ6HL130 1V0,EQ6HL45 1V0,XC6SLX45,EQ6HL16,XC6SLX25,ER2HL35,EQ6HL45 A2,EHIWAY A8800系列,EHIWAY-SL-48X,XC6SLX100,EP4CE15,ECP5,EP4CE75,EP4CE30,EQ6HL9,EQ6GL9,EP4CE10,EQ6HL9S F2,EQ6HL45S F1,EHIWAY-SL-48X系列,EQ6HL45,EQ6HL25,EHIWAY A8800,EP4CE6,XC6SLX75,XC6SLX4,XC6SLX9,XC6SLX16
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产品型号
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品类
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用户I/O
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尺寸(mm×mm)
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规模(万门)
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工艺(nm)
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最宽温度范围(℃)
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间距(mm)
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封装
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EQ6HL130LL-2CSG484I
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FPGA芯片
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338
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19×19
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1360
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40nm
|
55℃ - 125℃
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0.8
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CSG484塑封
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选型表 - 中科亿海微 立即选型
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