一种基于FPGA的电磁阀驱动以及电磁阀喷印系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的电磁阀驱动，包括上层的MCU单元、通过并行总线与MCU单元进行数据交互的FPGA单元、与FPGA单元的串行通讯接口连接的电磁阀的驱动电路；FPGA单元包括状态寄存器、FIFO子单元、数据缓存器、逻辑控制子单元；FIFO子单元接收MCU单元发送的数据信息；状态寄存器接收MCU单元发送的数据信息的数据状态命令；逻辑控制子单元接收外部状态命令，且将外部状态命令发送至状态寄存器；数据缓存器接收状态寄存器以及FIFO子单元发送的数据，且向驱动电路发送驱动信号；发送驱动信号之后，状态寄存器向MCU单元反馈命令执行状态。该种电磁阀驱动具有扩展性好、成本低、设计简单等特点。本实用新型专利技术还公开了一种使用上述电磁阀驱动的电磁阀喷印系统。

A solenoid valve driving and electromagnetic valve printing system based on FPGA

The utility model discloses a drive circuit of an electromagnetic valve based on FPGA, including the MCU unit of the upper layer, the FPGA unit which is interacted with the MCU unit by the parallel bus and the MCU unit, and the drive circuit of the solenoid valve connected with the serial communication interface of the FPGA unit. The FPGA unit includes the state register, the FIFO sub unit, the data buffer, and the logic control. The sub unit; the FIFO subunit receives the data information sent by the MCU unit; the state register receives the data state command from the data information sent by the MCU unit; the logic control subunit receives the external state commands and sends the external state commands to the state register; the data cache receives the status register and the FIFO sub Dan Yuanfa. Send the data and send the driving signal to the driving circuit; after sending the driving signal, the state register sends the feedback command to the MCU unit to execute the state. The solenoid valve driver has the characteristics of good expansibility, low cost and simple design. The utility model also discloses an electromagnetic valve printing and printing system driven by the electromagnetic valve.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的电磁阀驱动以及电磁阀喷印系统
本技术属于电磁阀喷涂装置的设计领域，尤其涉及一种基于FPGA的电磁阀驱动以及电磁阀喷印系统。
技术介绍
目前，市场上所用电磁阀喷头的驱动与控制方法，主要有DSP、FPGA和CPLD这三种主流方法，其中，DSP控制成本过高，CPLD的缺点是电路过于复杂而且需要重新构造存储单元。另外，DSP和CPLD这两种控制方法所能匹配的电磁阀喷头过于单一，不能灵活的匹配不同喷嘴数的电磁阀。虽然目前市场上也有一些基于FPGA控制的方法，但是由于缺少电磁阀具体控制与驱动方法，导致其并不能实现产业化。
技术实现思路
本技术的第一目的是提供一种基于FPGA的电磁阀驱动。本技术的第二目的是提供一种电磁阀喷印系统。为解决上述问题，本技术的技术方案为：一种基于FPGA的电磁阀驱动，包括上层的MCU单元、通过并行总线与所述MCU单元进行数据交互的FPGA单元、与所述FPGA单元的串行通讯接口连接的电磁阀的驱动电路；其中，所述FPGA单元包括状态寄存器、FIFO子单元、数据缓存器、逻辑控制子单元；所述FIFO子单元接收所述MCU单元发送的数据信息；所述状态寄存器接收所述MCU单元发送的所述数据信息的数据状态命令；所述逻辑控制子单元接收外部状态命令，且将所述外部状态命令发送至所述状态寄存器；所述数据缓存器接收所述状态寄存器以及所述FIFO子单元发送的数据，且向所述驱动电路发送驱动信号；发送所述驱动信号之后，所述状态寄存器向所述MCU单元反馈命令执行状态。根据本技术一实施例，所述驱动信号为一路或者多路脉宽调制信号，驱动电路根据所述驱动信号，输出驱动控制电流，实现所述电磁阀的开闭。根据本技术一实施例，所述脉宽调制信号为高占空比脉宽调制信号和低占空比脉宽调制信号的组合信号；其中，所述高占空比脉宽调制信号用于打开所述电磁阀，所述低占空比脉宽调制信号用于维持所述电磁阀的开启状态。根据本技术一实施例，所述脉宽调制信号为10个高占空比脉宽调制信号加若干个低占空比脉宽调制信号。根据本技术一实施例，所述高占空比脉宽调制信号的高电平的占空比为82％，周期为39ns；所述低占空比脉宽调制信号的高电平的占空比为26％，周期为39ns。根据本技术一实施例，所述电磁阀为32路电磁阀，所述32路电磁阀为包含32个喷嘴的高速电磁阀喷头。根据本技术一实施例，所述FPGA芯片的型号为EP4CE10E22C8N。一种电磁阀喷印系统，使用上述任意一实施例所述基于FPGA的电磁阀驱动。本技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：1)本技术使用的基于FPGA的电磁阀驱动方法相对于市场上基于DSP和CPLD的电磁阀驱动与控制方法具有扩展性好、成本低、设计简单等特点。2)本技术通过给出具体的硬件结构与控制方法使其能够实现产业化。3)通过提供一路或者多路脉宽调制信号能够实现对一个或者多个电磁阀喷嘴的控制，使FPGA对多路高速电磁阀的驱动与控制更加灵活。4)通过将脉宽调制信号设计为高占空比脉宽调制信号和低占空比脉宽调制信号的组合信号，高占空比脉宽调制信号用于打开电磁阀，低占空比脉宽调制信号用于维持电磁阀的开启状态，优化了电磁阀驱动过程的设计，大幅度提高了电磁阀的开关频率，降低了功耗。附图说明图1本技术的基于FPGA的电磁阀驱动的组成框图；图2本技术的基于FPGA的电磁阀驱动生成的其中一路脉宽调制信号示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种基于FPGA的电磁阀驱动以及电磁阀喷印系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。参看图1，一种基于FPGA的电磁阀驱动，包括上层的MCU单元、通过并行总线与MCU单元进行数据交互的FPGA单元、与FPGA单元的串行通讯接口连接的电磁阀的驱动电路；其中，FPGA单元包括状态寄存器、FIFO子单元、数据缓存器、逻辑控制子单元；FIFO子单元接收MCU单元发送的数据信息；状态寄存器接收MCU单元发送的数据信息的数据状态命令；逻辑控制子单元接收外部状态命令，且将外部状态命令发送至状态寄存器；数据缓存器接收状态寄存器以及FIFO子单元发送的数据，且向驱动电路发送驱动信号；发送驱动信号之后，状态寄存器向MCU单元反馈命令执行状态。采用上述基于FPGA的电磁阀驱动，相对于DSP控制成本过高，CPLD电路过于复杂而且需要重新构造存储单元等问题，本技术使用的基于FPGA的电磁阀驱动具有扩展性好、成本低、设计简单等特点。为提高电磁阀驱动的实用性，进一步地，参看图2，驱动信号为一路或者多路脉宽调制信号，驱动电路根据驱动信号，输出驱动控制电流，实现电磁阀的开闭。通过提供一路或者多路脉宽调制信号能够实现对一个或者多个电磁阀喷嘴的控制，使FPGA对多路高速电磁阀的驱动与控制更加灵活。进一步地，脉宽调制信号为高占空比脉宽调制信号和低占空比脉宽调制信号的组合信号；其中，高占空比脉宽调制信号用于打开电磁阀，低占空比脉宽调制信号用于维持电磁阀的开启状态。可以理解，采用上述组合式的脉宽调制信号优化了电磁阀驱动过程的设计，大幅度提高了电磁阀的开关频率，降低了功耗。较佳地，脉宽调制信号为10个高占空比脉宽调制信号加若干个低占空比脉宽调制信号。可以理解，高占空比脉宽调制信号用于打开电磁阀，低占空比脉宽调制信号用于维持电磁阀的开启状态，高占空比脉宽调制信号以及低占空比脉宽调制信号的个数可以根据实际的情况设计，其中，低占空比脉宽调制信号的个数可以根据电磁阀需要开启的时间自动调整。较佳地，高占空比脉宽调制信号的高电平的占空比为82％，周期为39ns；低占空比脉宽调制信号的高电平的占空比为26％，周期为39ns。进一步地，电磁阀为32路电磁阀，32路电磁阀为包含32个喷嘴的高速电磁阀喷头。进一步地，FPGA芯片的型号为EP4CE10E22C8N。一种电磁阀喷印系统，使用上述基于FPGA的电磁阀驱动。上面结合附图对本技术的实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式。即使对本技术作出各种变化，倘若这些变化属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本技术的保护范围之中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的电磁阀驱动，其特征在于，包括上层的MCU单元、通过并行总线与所述MCU单元进行数据交互的FPGA单元、与所述FPGA单元的串行通讯接口连接的电磁阀的驱动电路；其中，所述FPGA单元包括状态寄存器、FIFO子单元、数据缓存器、逻辑控制子单元；所述FIFO子单元接收所述MCU单元发送的数据信息；所述状态寄存器接收所述MCU单元发送的所述数据信息的数据状态命令；所述逻辑控制子单元接收外部状态命令，且将所述外部状态命令发送至所述状态寄存器；所述数据缓存器接收所述状态寄存器以及所述FIFO子单元发送的数据，且向所述驱动电路发送驱动信号；发送所述驱动信号之后，所述状态寄存器向所述MCU单元反馈命令执行状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的电磁阀驱动，其特征在于，包括上层的MCU单元、通过并行总线与所述MCU单元进行数据交互的FPGA单元、与所述FPGA单元的串行通讯接口连接的电磁阀的驱动电路；其中，所述FPGA单元包括状态寄存器、FIFO子单元、数据缓存器、逻辑控制子单元；所述FIFO子单元接收所述MCU单元发送的数据信息；所述状态寄存器接收所述MCU单元发送的所述数据信息的数据状态命令；所述逻辑控制子单元接收外部状态命令，且将所述外部状态命令发送至所述状态寄存器；所述数据缓存器接收所述状态寄存器以及所述FIFO子单元发送的数据，且向所述驱动电路发送驱动信号；发送所述驱动信号之后，所述状态寄存器向所述MCU单元反馈命令执行状态。2.如权利要求1所述基于FPGA的电磁阀驱动，其特征在于，所述驱动信号为一路或者多路脉宽调制信号，驱动电路根据所述驱动信号，输出驱动控制电流，实现所述电磁阀的开闭。3.如权利要求2所述基于FPGA的电磁阀驱动，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马向华，林伟，翟付伟，曹瑞林，张宁，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：新型
国别省市：上海,31