1785-ME16

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在MathWorks Simulink等软件建模与仿真工具的推动下，基于模型的设计已发展成为完整的设计流程——从模型创建到实现2。基于模型的设计改变了工程师和科学家的工作方式，把设计任务从实验室和现场转移到桌面。现在，包括工厂和控制器在内的整个系统都可以建模，工程师可以先调整好控制器的行为，再将其部署到现场。这样就能降低受损风险，加速系统集成，减少对设备供货的依赖。一旦完成控制模型，Simulink环境便可将其自动转换为由控制系统运行的C和HDL代码，节省时间并避免人工编程错误。将系统模型链接到快速原型开发环境可进一步降低风险，因为后者允许观察控制器在实际条件下会如何运作。

一个可实现更高电机控制性能的完整开发环境利用Xilinx ZynqSoC实现控制器，MathWorks Simulink用于进行基于模型的设计和自动生成代码，ADI公司的智能驱动器套件用于快速开发驱动系统原型。

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Xilinx FPGA与SoC电机控制解决方案

电机控制系统必须全面执行控制、通信和用户接口任务，每种任务都有不同的处理带宽要求和实时约束。为了实现这样的控制系统，所选的硬件平台必须鲁棒且可扩展，以便为将来的系统改进和扩张创造条件。Zynq All Programmable SoC集高性能处理系统与可编程逻辑于一体，满足上述要求（如图1 所示）。这种组合可提供出色的并行处理能力、实时性能、快速计算和灵活的连接。该SoC集成了两个Xilinx模数转换器（XADC），用于监控系统或外部模拟传感器。

图1. Xilinx Zynq SoC功能框图

Zynq包括一个双核ARM Cortex-A9处理器、一个NEON协处理器和多个用于加速软件执行的浮点扩展单元。处理系统处理管理控制、运动控制、系统管理、用户接口和远程维护等任务，这些功能非常适合通过软件实现。为了发挥系统的能力，可以采用嵌入式Linux或实时操作系统。可以使用自给自足的处理器，而无需配置可编程逻辑。这样，软件开发人员编写代码与硬件工程师设计FPGA结构可以同时进行。

在可编程逻辑方面，该器件拥有多达444，000个逻辑单元和2200个DSP Slice，可提供巨大的处理带宽。FPGA结构可扩展，因而用户的选择范围很广——从包含28，000个逻辑单元的小型器件到支持 挑战性的信号处理应用的 器件。5个AMBA-4 AXI高速互连将可编程逻辑紧密地耦合到处理系统，提供相当于3000以上引脚的有效带宽。可编程逻辑适合执行时间关键的处理密集型任务，如实时工业以太网协议等，而且它支持多个控制内核并行工作，以实现多轴机器或多重控制系统。

基于Xilinx All Programmable SoC的解决方案和平台满足当今复杂控制算法（如磁场定向控制FOC）和复杂调制方案（如Xilinx和Qdesys设计的再生脉冲频率调制器3）所提出的关键时序和性能要求。

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