使用FPGA做一個(gè)ODrive

“軟核”硬做-ODrive(FPGA版本)

之前稚暉君做了一個(gè)《機(jī)器人的心臟--超迷你FOC矢量控制驅(qū)動(dòng)器》。

核心CPU是XX32FXXX,在工業(yè)控制領(lǐng)域其實(shí)FPGA占比也很大，所以能不能用FPGA做一個(gè)ODrive呢？答案是肯定的。

介紹

該項(xiàng)目旨在以低廉的價(jià)格準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)。目的是使在高性能機(jī)器人項(xiàng)目中使用廉價(jià)的無刷電機(jī)成為可能。像這樣：

主要規(guī)格

控制兩個(gè)電機(jī)。

提供 24V 和 48V 版本。

每個(gè)電機(jī)的峰值電流 120A。

持續(xù)電流取決于散熱情況。

用于任意精確運(yùn)動(dòng)的編碼器反饋。

支持兩種制動(dòng)模式：

制動(dòng)電阻。

再生制動(dòng)。

可選使用電池，意味著只需適度的電源即可實(shí)現(xiàn)非常高的峰值功率輸出。

開源：硬件、軟件

控制模式

Goto（帶軌跡規(guī)劃的位置控制）

位置命令

速度指令

扭矩指令

接口

USB——自定義協(xié)議，開源

PC、樹莓派等

步進(jìn)/方向——現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制器

UART—— Arduino（帶庫）、mBed等。

伺服 PWM/PPM——RC 接收器、Arduino 等。

CAN -- 基本自定義協(xié)議

一些通用數(shù)字和模擬引腳

硬件介紹

原理圖和PCB使用AD繪制

原理圖TOP：

核心器件：

FPGA：10M08SAE144

電源：AP1117E33G-13、LM3490IM5-12/NOPB 這是給FPGA供電的，不需要太大電流

MOS：NTMFS4937NT1G

PCB欣賞：

版本勘誤表：

編碼器（M0、M1）的絲印標(biāo)簽是相反的。

在設(shè)計(jì)后置放大器濾波器時(shí)沒有考慮電流放大器的輸出阻抗。因此，響應(yīng)比設(shè)計(jì)慢約 5 倍。因此，最大允許調(diào)制指數(shù)約為 50%。

固件

EDA工具是QUARTUS_VERSION 13.1 ，整體邏輯不是很復(fù)雜。

審核編輯：湯梓紅