基于SOPC的医用呼吸机主控系统设计

直流电机控制

系统使用PWM信号对直流电机进行控制。在SOPC Builder提供的标准IP核中是没有PWM组件的，需要自行定制，PWM组件的输出信号是方波，方波的周期及占空比可调。PWM任务逻辑结构示于图2。

图2 PWM任务逻辑结构

PWM组件的任务逻辑有：

●PWM任务逻辑由一个输入时钟、一个输出信号、一个允许位、一个32位计数器和一个32位的比较器组成；

●时钟驱动32位计数器，建立输出信号的周期；

●比较器用来对32位比较器的当前值和占空比值进行比较，决定所输出的信号；

●若当前值小于或等于占空比值，则输出逻辑信号为0，否则为1。

PWM组件的寄存器文件：

●clock_divde 在PWM的一个周期中的时钟周期数；

●duty_cycle PWM输出为低电平的时钟周期数；

●enable PWM输出的允许/禁止。0到1的上升沿使能PWM组件。

将PWM定义寄存器的头文件和驱动程序封装有：

altera_avalon_pwm_init(); //PWM模块初始化，包括周期设置

altera_avalon_pwm_enable(); //PWM模块使能

altera_avalon_p wm_disable(); //PWM模块禁止

altera_avalon_ pwm_change_duty _cycle(); //PWM模块占空比调整

对于直流电机来说，PWM占空比需要达到一定量才能使电机工作，低于阈值(PWM_DUTY_THRESHOLD)的PWM信号不能驱动电机，这部分能量会转化为热量损害电机，所以，设定PWM值的时候需要注意将值设在阈值以上，在 altera_avalon_pwm_change_duty_cycle()中对所设定的值进行判断，如果值低于PWM_DUTY_THRESHOLD 则调整为PWM_DUTY_THRESHOLD＋1。

以上的设计全部完成后，在SOPC Builder内将其封装成为SOPC组件。

输出及指示模块

系统需要输入设置、控制以及显示提示，这部分功能包括有按键输入、LED指示灯输出、蜂鸣器输出、液晶输出等。