基于Spartan-6 FPGA的可扩展驱动控制系统

　　最终，我们设计出了一种定制嵌入式软件应用，可以在运行于 MicroBlaze 处理器系统的 MicriumμC/OS-II 上运行。μC/OS-II 是一种嵌入式操作系统，可增强原型系统的实时功能，并提供多任务、消息队列和信号量等功能。

　　我们还意识到，应该让应用的结构能够适用于多种不同的网络接口。为此，我们设计了一个接口抽象层，可以让我们封装通信和软件的电机控制组件。

　　在这个接口的一侧(图 4)，我们实现了一个网络模块(Port 公司的 CANopen 或 EtherCAT)，用以管理系统中可用网络 IP 核的通信。这些模块可以无缝地插入我们的接口抽象层上。在这些协议栈的顶层，我们把通信和控制数据(比如 PDO、SDO 和 NMT 状态交易)传输到抽象层中，然后抽象层将数据进行转译并以诸如启动/停止、以特定速率旋转或旋转到特定位置之类的命令提交给电机控制应用。

　　图 4：接口抽象层

　　为了为接口抽象层确定一组通用信息和命令，我们研究了工业网络领域现有的专著，研读了 IEC 61800-7 标准。对现有的现场总线技术，有几种用于标准化与驱动设备通信的方案(比如 CANopen 使用的 CiA-402、Profinet 使用的 PROFIdrive)。IEC 68000-7 标准提出了驱动器的通用表达，并计划提供这种通用表达与现有驱动器特性之间的一组映射。

　　IEC 68000-7 标准提出的概念为我们开发接口抽象层奠定了基础，使我们能够对系统的网络组件进行封装。我们因此可以更改系统中的网络接口，而这只需要对软件稍加定制修改，就可以让其与现有的电机控制应用兼容。

　　展望未来

　　这款智能驱动控制系 统原型的成功交付清晰地展现了 FPGA 在工业以太网网络、现场总线和电机控制领域的发展潜力。下一步赛灵思设计服务部将考虑扩展该目标设计平台，以支持 Profinet IP 核和协议栈，向客户展现赛灵思设计服务部采用的模块方案和设计实践的效果。