电机和驱动装置广泛应用于产品、装配、封装、机器人、计算机数字控制(CNC)、机械工具、工业泵以及风扇等工业过程中。在工业能耗中，三分之二以上的能耗来自电机驱动设备，因此，高效的电气特性是工厂效益非常重要的因素。采用速度可调驱动器等更高效的电机驱动器替代传统的控制方法，能够显著降低能耗。Altera的FPGA体系结构为所有类型的驱动器提供了高效平台。
在电机和驱动器中采用Altera® FGPA进行设计，您能够通过以下方法灵活的集成并优化驱动系统：
- 设计集成：采用双核ARM® CortexTM-A9 MPCoreTM硬核处理器，在一片器件中集成Nios® II 软核嵌入式处理器以及编码器接口、DSP运动控制算法以及工业网络。
- 调整性能：通过并行处理以及灵活的功能，实现速度更快的控制环，进一步提高各种类型电机的性能和效率。
- 灵活的设计：重新使用知识产权(IP)内核，采用精度可调数字信号处理(DSP)模块。在控制通路的任意部分都可以实现定点或者浮点精度。
- 确定性延时：在硬件中实现电机算法以及确定性操作。
- 功能安全：缩短了时间，减少了投入。Altera是第一家在器件和工具上符合机械规范安全标准IEC 61508要求的FPGA供应商。
一个FPGA平台，多个设计
与基于ASIC、ASSP、微控制器和DSP器件的传统驱动技术不同，如图1所示，基于一个Altera FPGA平台的驱动系统提供了可更新平台，满足了各种驱动需求。
图1.“芯片驱动”：Cyclone V或者Cyclone V SoC FPGA以及高性能处理器、电机控制算法、I/O逻辑、工业以太网协议和安全单元
Altera FPGA支持您采用多种处理器体系结构，例如，Nios II嵌入式软核处理器，或者功能更强大的双核ARM Cortex-A9 MPCore硬核处理器。采用最新的工业以太网协议、数字编码器接口、浮点算法以及器件增强功能，例如，存储器控制器、精度可调DSP模块和收发器以及基于FPGA的电机控制系统，支持多种操作系统，使您能够：
- 控制各种类型的电机，例如，永磁同步电机(PMSM)、无刷直流电机(BLDC)、交流电感电机、伺服电机以及高精度步进电机等。
- 扩展到多轴控制
- 实现硬件中的并行控制环，精度范围在5 µs内。
- 采用EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP或者Ethernet Powerlink等工业以太网协议进行设计。
电机控制优化设计流程
为优化电机控制算法和设计，您需要采用各种工具以及实际可行的工具流程。图2显示了一个能够帮助您进行系统建模和仿真的工具流程，它实现了低延时复杂算法，将系统集成在一起，精确的调整性能，以满足电机驱动的实际需求。
图2.采用直观的设计流程优化驱动设计
您还可以利用Quartus® II 设计软件等使用方便、功能强大的开发工具，以及Qsys和DSP Builder等系统集成工具，对DSP进行优化。支持MATLAB/Simulink等基于模型的环境对算法进行建模，您可以直接在DSP Builder工具中集成电机控制系统，实现基于Altera的最佳驱动设计。而且，您能够使用熟悉的工具流程和以及基于ARM的辅助系统资源，利用已有的代码，缩短开发时间。
采用我们的参考设计以及Cyclone® IV E 工业网络套件(INK)等开发套件，迅速开始您的设计。EBV Elektronik公司的FalconEye电机控制开发套件是基于Cyclone IV FPGA的通用电机控制套件，适用于BLDC电机控制。或者，采用艾瑞电子公司提供的基于BeMicro SDK的电机控制套件BeInMotion套件，在单片FPGA中开发能够更新的电机控制系统。
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