一种三轴步进电机控制平台

摘要

本发明公布的三轴步进电机控制平台，用于晶圆检测显微镜三轴的位置控制。包括有ARM处理器、现场可编程逻辑门阵列FPGA、步进电机驱动器、手柄控制模块和用于X、Y、Z轴步进电机位置反馈的光栅尺等，现场可编程逻辑门阵列FPGA内部建立有X、Y、Z轴运动参数寄存器、位置反馈寄存器及其它控制寄存器。ARM处理器通过通讯线路从控制计算机获取控制命令，将控制命令译码成为FPGA所需要的控制参数配置到FPGA中相应的控制寄存器中，FPGA检测控制寄存器中值的变化，并根据给定的值驱动各轴步进电机的运行。该步进电机控制平台运用ARM和FPGA的联合控制策略，克服了采用专用步进电机控制芯片的桎梏，给用户的二次开发带来了很大的扩展空间，同时也增强了控制的稳定性。

主权项

1.一种三轴步进电机控制平台，其特征在于：包括有ARM处理器、现场可编程逻辑门阵列FPGA、步进电机驱动器、手柄控制模块和用于X、Y、Z轴步进电机位置反馈的光栅尺，现场可编程逻辑门阵列FPGA内部建立有X、Y、Z轴运动参数寄存器、位置反馈寄存器及其它控制寄存器，ARM处理器外接有外部扩展RAM和外部护展ROM，控制计算机通过RS232通讯接口与ARM处理器通讯连接；根据事先规定好的通讯协议，控制计算机通过RS232通讯接口将控制命令和配置数据传送给ARM处理器，ARM处理器将接收到的数据处理后，通过与FPGA相连的数据线和地址线将处理后的数据写入FPGA内的与X、Y、Z轴运动参数寄存器中；FPGA内嵌有细分控制模块、扭矩控制模块和电流控制模块三个控制逻辑，细分控制模块用于控制步进电机的细分参数、扭矩控制模块设置步进电机的最大扭矩、电流控制模块用于设置流过步进电机相线圈的最大电流值，并受控于X、Y、Z轴运动参数寄存器中的值；FPGA通过细分控制模块、扭矩控制模块和电流控制模块三个控制逻辑控制步进电机驱动器，步进电机驱动器驱动X、Y、Z轴步进电机产生运动；光栅尺将检测到的X、Y、Z轴步进电机的实际位置参量反馈给FPGA，在FPGA内部有逻辑比较X、Y、Z轴步进电机的理论位置值和实际位置参量之间的偏差并自动给予补偿；手柄控制模块通过通讯控制总线接入FPGA，以实现手柄对X、Y、Z轴步进电机的控制。