嵌入式pld器件在步进电机驱动中的应用
吉庆山，马建伟，于万海
(邢台职业技术学院汽车工程系，邢台054000)
摘要：结合步进电动机驱动器的特点提出了用pld器件实现步进电机环形分配器逻辑功能部分的新方法。通过与其它方法的对比分析，阐述了用pld器件实现步进电机环形分配器的优越性和实用性，并用实例说明了完整的设计过程及部分功能模块的abel -i-fdl语言源文件。
关键词：环形分配器；pld；isp
中图分类号：tm383.6；tm273+．5 文献标志码：a 文章编号：
1 pld器件概述
pld器件是70年代初发展起来的新型数字器件，其主要特点是：
(1)逻辑功能以编程实现，将大部分的硬件设计转化为软件设计，实现了“硬件软化”。
(2) pld器件已进人大规模或超大规模集成电路( lsi/vlsi)时代，一片pld器件就可以构成一个数字系统，符合仪器或电子产品小型化、系统芯片化的趋势。
isp技术，即在系统可编程技术，是20世纪90年代由美国lattice公司首先提出的器件编程技术，它使得我们能够在产品设计、制造过程的每个环节，葚至在产品卖给最终用户以后，具有对其器件、电路板或整个电子系统进行逻辑重构和修改逻辑功能的能力。isp技术实质上是一种串行缩程技术，它使得可编程逻辑器件可以完全摆脱编程器，只需一根简单的编程电缆和一台pc就可以完成器件的编程，****解决了可编程器件的编程问题。
用pld器件实现数字系统的流程如图1所示。
2驱动系统特点及环形分配器实现方案比较
步进电动机系统由步进电动机本体、步进电动机驱动器和控制器三大部分构成，其系统框图如图2所示。其中环形分配器是驱动器的数字逻辑部分，根据所选用步进电动机及其驱动方式，按照相应的励磁状态转换表规定的状态和顺序依次对各相绕组电流进行控制[1]。
环形分配器的实现方法比较：
方法1：采用标准逻辑器件，缺点明显：器件多、线路复杂、功耗大、可靠性低、难以实现复杂励磁方式。
方法2：用计数器配合eprom存储器实现。此法线路比较简单、一种线路可实现多种励磁方式、与控制器接口方便、速度快，但当励磁方式复杂、计数长度长、所需输出线多时，需要器件较多，线路仍较复杂。
方法3：用软件实现环形分配器。环形分配器的功能集成在微处理器中，在内存rom中留出一定区域存储环形分配器的输出状态表，软件依次将状态表的内容取出送之相应的输出口。此法用软件替代硬件，成本低，设计、修改灵活；但需要占用较多系统资源，速度较慢，当需要较多输出线时需扩展输出口。
以上方法各有优劣，当然也可选用集成化的环形分配器模块，但产品种类甚少货源不足全定制asic产品，灵活性较差。通过对以t方法分析对比，结合pld器件的特点和可逆循环计数寻址eprom存储器思想提出了用pld器件实现环形分配器的薪方法。采用软件编程实现硬件级单芯片环形分配器，在实现单电机多驱动方式集成、多电机多驱动方式集成和细分驱动等复杂功能方面，其他方法是无法比拟的。
3 pld器件实现环形分配器的设计
pld器件的开发依赖于开发系统，不同的开发系统支持不同的编程输入。原理图输入在描述连接和接口关系方面有其他方法无可比拟的优势；vhdl或verilog hdl是类似于c语言的行为描述语言，描述复杂设计简洁且具有很强的逻辑描述和仿真功能；abel-hdl特别适用于简单系统设计，在器件速度、器件利用率和效率方面优于行为描述语言。根据环形分配器的可逆循环计数寻址eprom存储器原理，本设计采用支持原理图输入和abel hdl输入的lattice公司的ispexpertsystem开发系统和isplsi系列器件较为合适。器件型号根据实现要求的逻辑功能所需资源确定，一般isplsi1016或isplsi1032基本都能实现。
根据可逆循环计数寻址eprom存储器基本原理，设计出isplsi器件内部的顶 |
