软件实现 - 基于CPLD的步进电机驱动模块设计

　　3软件实现

　　本文通过对CPLD进行编程来实现对步进电机的控制，使用的语言是VHDL语言，使用的编程环境是MAX+PLUSII。控制程序由两大部分构成，一是实体部分，二是结构体部分，实体的作用是描述端口的信息，结构体的作用是描述电路的功能。

　　3．1实体部分

　　在实体中定义了6个端口。

　　CLK：时钟信号

　　reset：复位信号

　　DIR：正转信号

　　START：启动信号

　　STOP：停止信号

　　phase：输出信号

　　3．2结构体部分

　　在软件设计中，重点是先正确写出双相八拍通电方式下的状态转换表。

　　

　　表1中‘1’表示通电，‘0’表示断电，S0～S7分别表示按A—AB—B—BC—C—CD—D—AD通电方式下的8个状态。在此种状态顺序下电机正转，反之电机反转。表中的S0～S7都是以二进制数来表示，如果转换为十六进制数则分别为1，3，2，6，4，C，8，9。

　　程序的结构体部分由3部分组成：说明部分，主控时序进程，主控组合进程。在说明部分中定义相关的信号及常数；在主控时序进程中负责把计算好的次态的信息送入初态，并负责最后的输出；在主控组合进程中负责相关的计算，比如判断启动和停止，正转和反转，以及在正反转状态下如何取下一个状态。下面这段程序就是结构体里主控组合进程中，如何判断电机正反转和下一步电机将如何动作的程序段。

　　

　　3．3系统仿真结果

　　整个控制程序的软件波形仿真如下：

　　

　　从图2中可以看到，在模拟步进电机启动、停止、正反转时电机的状态。比如在复位后当START=‘1’时，如果这时DIR=‘1’表示电机是正转，则电机的通电状态是A—AB—B—BC—C—CD—D—AD，对应的CPLD的输出状态就为S0～S7。当DIR=‘0’时表示电机是反转，就图2的截图来说在CLK的上升沿时，输出是状态S2，因为它的前一个状态从图上我们可以看出是S1。

　　4结束语

　　在数控系统中我们希望达到准确、高效、经济的控制，在运动机构的控制这一环节，通过CPLD可以起到很好的效果，首先可以简化硬件电路，提高电路的可靠性，其次可以通过对器件进行编程来改变器件的结构，达到我们预期的功能，并且通过ISP在系统可编程的方法把程序加载到器件上。

　　通过CPLD可控制步进电机的启动、停止、以及正反转，本文通过软件仿真，验证了方案的正确性。本文所列举的电机是四相的，如果是三相或是五相电机，都可按本文的方法实现，如果对电机采用的单相通电的方法，也可按本文的方法实现，同样只须稍微修改参数即可。