使用MATLAB，Simulink以及基于模型的设计实现把电机控制算法移植到Zynq平台

注：参考文献：“使用MATLAB来实现电机驱动移植到Zynq SoC平台”，Xilinx DSP方案部门的高级经理Tom Hill。该文章发表在刚刚出版的第87期XCell期刊上。

工业设计人员可以使用快速原型和基于模型的设计来把电机控制算法移植到Zynq SoC平台。

从上世纪90年代起，电机驱动的开发人员就已经使用多芯片架构来实现电机控制和处理，在这个架构中，由一个DSP执行电机控制算法，高速I/O以及网络处理协议在FPGA中实现，再使用独立的处理器芯片来负责整体控制。现在，借助于Xilinx Zynq SoC的可编程性，开发人员可以把这些功能都集成到同一个器件中去实现，甚至可以实现更多的处理任务，这样，元器件的数量和系统的复杂度都降低了，在降低系统成本的同时，提高了系统的性能和可靠性。

现在，先进的电机控制系统都需要把控制算法和工业网络协议结合到一起，比如EtherCAT、Profinet、Powerlink以及Sercos III，另外出于授权、维护或者远程监控的目的，也需要把运动控制层、PLC层以及诊断层都集中在控制系统中实现，Xilinx的Zynq SOC平台通过提供一个高性能的处理系统和可编程的逻辑单元来实现硬件性能加速，从而可以把上述这些复杂的系统功能都实现到一个器件中。

在处理能力方面，Zynq SoC平台集成了一个双核 ARM Cortex-A9 MPCore，该处理器包括一个NEON SIMD（单指令多数据）协处理器和浮点扩展单元，可以加速软件的执行。在可编程逻辑方面，Zynq器件有444000个逻辑单元和2200个DSP48 SLICE，可以提供足够大的运算处理能力，可编程逻辑和处理系统之间通过5条高速AMBA-4 AXI互连总线进行紧耦合连接，提供了相当于超过3000个引脚的等效带宽。

新的控制算法需要适应系统时间和系统变量高达几个数量级的变化，这就使得系统软硬件的划分变得很复杂，而基于模型的设计可以把这个任务简单化，MathWork的Simulink提供了一个框图的环境用来做多域的系统仿真，它非常适合做复杂系统的仿真。用Simulink来进行系统建模可以加速电机控制系统的开发，并且可以降低开发风险：

? 降低损坏的风险-新的控制算法在产品上正式测试之前，可以通过仿真对它们进行彻底的检查，可以降低电子器件、电机和其他系统部件的损坏风险；

? 加速系统集成-支持人员必须把新的控制算法集成到产品系统中，这就意味着集成一个新的控制算法会花去大量时间，集成过程也会相当冗长；

? 降低对设备的依赖-产品环境自身没有准备好，比如定制的驱动电路或者电机还没有开发完成，或者由于位置不同，控制系统的开发人员不能访问到产品环境。

因为这些因素，仿真可以很好地替代产品硬件的测试。

注：搭建电机控制应用的完整的原型系统时，开发人员可以在Simulink和Zynq SoC工作流程中配合使用Avnet Zynq-7000 SoC/Analog设备的智能驱动套件，套件中包含最新一代的高精度数据转换器和数字隔离，可以完成高性能的电机控制和两个千兆以太网络的连接。

Avnet Zynq-7000 SoC/Analog设备智能驱动套件

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