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基于FPGA的两相步进电机细分驱动器设计
FPGA技术被广泛应用于各种控制系统中，包括电动机控制系统。本论文将讨论基于FPGA的两相步进电机细分驱动器的设计和实现。
1.介绍
步进电机是一种常见的电动机类型，在各种控制系统中被广泛应用。步进电机的控制可以通过细分驱动器来实现，从而实现更高的控制分辨率和更平稳的运动。
在本论文中，我们将探讨基于FPGA的两相步进电机细分驱动器的设计和实现。我们将讨论系统架构、硬件设计和控制算法等方面的内容。
2.系统架构
基于FPGA的两相步进电机细分驱动器系统架构如图1所示。该系统由FPGA、驱动电路和步进电机三部分组成。
FPGA作为控制器，负责接收输入信号、处理控制算法并输出控制信号。驱动电路将FPGA输出的控制信号转换成适当的电信号，并驱动步进电机。步进电机将电信号转换成机械运动。
3.硬件设计
3.1FPGA
在本设计中，我们选择了AlteraCycloneIVFPGA作为主控芯片。该芯片具有较高的性价比和较低的功耗，适合于本应用场景。我们使用VerilogHDL对FPGA进行编程。
3.2驱动电路
步进电机的驱动电路通常是由MOSFET、脉冲宽度调制（PWM）和电感等元件组成。在本设计中，我们使用TI公司的DRV8825作为驱动芯片。该芯片具有较高的驱动能力和较低的功耗，适合于本应用场景。
3.3步进电机
我们选择了NEMA17型两相步进电机作为本设计的步进电机。该电机具有较高的控制分辨率和较佳的运动平稳性，适合于本应用场景。该电机的额定电流为1.5A，步距角为1.8度。
4.控制算法
本设计采用传统的脉冲/方向控制方式。FPGA接收输入信号并将其转换成脉冲信号，同时控制步进电机的方向。由于步进电机是离散运动的，因此需要进行细分。
在本设计中，我们采用微步细分技术。使用DRV8825芯片内置的微步细分模块，可以将步距角分成1、2、4、8、16和32等级。通过不同的细分级别，可以实现更高的控制分辨率和更平稳的运动。
5.结论
本论文介绍了基于FPGA的两相步进电机细分驱动器的设计和实现。该系统采用了AlteraCycloneIVFPGA、DRV8825驱动芯片和NEMA17型步进电机等元件。采用传统的脉冲/方向控制方式和微步细分技术，实现了更高的控制分辨率和更平稳的运动。
未来，我们可以进一步改进该系统，以满足更高的控制要求和更广泛的应用场景。例如，我们可以增加编码器反馈以实现更精准的控制;我们也可以添加通信接口以实现更多的控制方式。