В. Вычужанин
Описана схема управления шаговым электродвигателем, выполненная на основе программируемой логической интегральной схемы.
Растущий спрос на устройства, характеризующиеся сокращенным проектно-технологическим циклом, быстрым макетированием и реконфигурированием цифровых систем, удобством программирования и низкими затратами, постоянно расширяет сферы применения программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Производители предлагают разнообразные ПЛИС: программируемые простые, матричные и сложные логические устройства (SPLD, PAL, CPLD), а также программируемые пользователем базовые матричные микросхемы (FPGA, БМК). Все ПЛИС обладают специфическими характеристиками и различным сочетанием таких параметров, как быстродействие, энергопотребление, уровень интеграции и стоимость. Такое разнообразие – одна из самых сложных проблем, с которыми приходится сталкиваться разработчику электронных устройств. Однако в условиях промышленной стандартизации задача выбора существенно облегчается.
Наибольшее распространение получили ПЛИС типа FPGA (Field Programmable Gate Array), представляющие собой матрицу блоков программируемой логики, между строками и столбцами которой имеются программируемые соединения. Современные кристаллы FPGA содержат, кроме матриц, встроенную память, приемопередатчики, микропроцессоры, которые пользователь может подключать для решения своих задач с помощью программируемых соединений внутри кристалла без ограничения числа циклов перепрограммирования.
.jpg)
Логическая схема, реализующая полношаговый режим с включением двух фаз управления ШД
ПЛИС типа CPLD (Complex Programmable Logic Device) – сложные программируемые логические устройства, энергонезависимые и с некоторым ограничением числа циклов перепрограммирования. Такие ПЛИС характеризуются высоким соотношением количества логических элементов к количеству регистров и отличаются гибким ресурсом трассировки. Главные достоинства CPLD – пониженное энергопотребление и упрощенные режимы сохранения информации.
При выборе конкретного типа, серии и семейства ПЛИС разработчики обычно обращают внимание на сложность, выраженную в количестве логических элементов, и доступность средств разработки. Цена ПЛИС пропорциональна их логической емкости, следовательно, для реализации разрабатываемого устройства необходимо подбирать ПЛИС с оптимальным количеством логических элементов.
Вполне возможно использовать недорогие ПЛИС, поскольку за счет быстрого выполнения простых операций можно реализовывать медленные приложения при малых аппаратных затратах. Следует учитывать, что степень интеграции ПЛИС достигла уровня, при котором на размер кристалла не влияет общее количество вентилей. Однако для крупных проектов, создаваемых с нуля, время полной верификации традиционными способами может оказаться неприемлемо большим, что вынуждает пользоваться функциональными блоками, разработанными сторонними фирмами. Широта выбора таких функциональных блоков и возможность учета их параметров как единого целого при моделировании разрабатываемого устройства является существенным критерием при выборе конкретной ПЛИС для реализации сложных проектов.
Принципиальная электрическая схема управления ШД
В системах управления различными объектами часто используются устройства, выполненные на основе микроконтроллеров или икропроцессоров. С их помощью можно решать многие задачи измерения, управления и обслуживания. Такие устройства легко программи руются, потребляют мало энергии и легко включаются в схему. Однако ПЛИС обладают большим числом выводов, настраиваемой стыковкой входов и выходов с практически любым стандартом напряжения логических уровней и способностью заменить собой несколько микросхем, включая микроконтроллер, регистры портов, интерфейс и т.п. Учет архитектурных особенностей и в ряде случаев преимуществ ПЛИС перед микроконтроллерами позволяет реализовать на ПЛИС конкурентоспособные изделия.
Читать далее статью в полном обьеме (pdf)
