一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，属于电路控制技术领域。该电机驱动器包括直流电机控制芯片和直流电机，还包括ZYNQ双核处理器、光电耦合器、MOSFET驱动电路；所述ZYNQ双核处理器，将采集的电机任务状态信息和控制指令信息进行计算得到PWM控制信号；所述光电耦合器，对所述PWM控制信号进行隔离后生成隔离后的信号，输出至所述直流电机控制芯片；所述直流电机控制芯片，接收到所述隔离后的信号后，生成驱动MOSFET电路的信号并输出至MOSFET驱动电路，以控制MOSFET管的通断；所述MOSFET驱动电路，接收到所述控制MOSFET管的通断的驱动MOSFET电路的信号后，通过MOSFET驱动电路的通断驱动直流电机转动。本发明专利技术基于ZYNQ双核处理器减少了处理器数量和系统体积，简化了硬件设计。

A Motor Driver Based on ZYNQ Dual Core Processor

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器
本专利技术涉及电路控制
，尤其涉及一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器。
技术介绍
目前的直流电机驱动器的处理器大部分采用单核处理器(如DSP、ARM等)的控制方式，由一个处理器实现控制算法，用另外一个处理器给定指令、采集状态信息。两个处理器分布在两个芯片上，处理器之间采用数字总线或者模拟量传输的方式进行信息交互。处理器的数量较多，系统体积较大，硬件设计复杂，且通信时存在电气信号的电磁干扰与影响。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，以解决现有技术手段中存在的上述全部或部分问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，包括直流电机控制芯片和直流电机，还包括ZYNQ双核处理器、光电耦合器、MOSFET驱动电路；所述ZYNQ双核处理器，将采集的电机任务状态信息和控制指令信息进行计算得到PWM控制信号；所述光电耦合器，对所述PWM控制信号进行隔离后生成隔离后的信号，输出至所述直流电机控制芯片；所述直流电机控制芯片，接收到所述隔离后的信号后，生成驱动MOSFET电路的信号并输出至MOSFET驱动电路，以控制MOSFET管的通断；所述MOSFET驱动电路，接收到所述控制MOSFET管的通断的驱动MOSFET电路的信号后，通过MOSFET驱动电路的通断驱动直流电机转动。进一步地，所述ZYNQ双核处理器的两个核集成于一个芯片上，包括核一和核二；所述核二用于控制电机驱动，所述核一用于控制电机驱动以外的其他任务。进一步地，所述核二负责处理通过AD转换器采集到的飞行器或自动驾驶车的位置和力矩信息，并接收到所述核一发送的控制指令信息，计算误差后通过PID运算输出PWM控制信号；所述控制指令信息包括位置或力指令信息，与位置或力矩采集值进行作差，再计算得到控制输出量PWM信号；输出的PWM信号为高低电平信号，不同占空比的PWM信号控制电机速度大小，驱动直流电机转动。进一步地，计算误差后通过PID运算输出的PWM控制信号包括电机转速和转向；根据控制指令信息进行位置或力闭环控制时，所述控制输出量PWM信号计算公式如下：其中，C表示位置或力指令信息，S为当前位置或力矩采集值，KP、KI、KD分别为PID对应的系数；PWM大小表示电机转速，符号表示转向。进一步地，所述光电耦合器将PWM控制信号中的处理器弱信号与直流电机控制芯片隔离后输出至直流电机控制芯片；所述处理器弱信号包括转速信号PWM和转向信号DIR，与驱动光电耦合器前向共地，用于驱动光电耦合器导通；光电耦合器后端与直流电机控制芯片共地，使得处理器信号与电机驱动隔离。进一步地，所述直流电机控制芯片将生成的驱动MOSFET电路的信号输出至MOSFET驱动电路，并控制该驱动电路内部MOSFET管的通断。进一步地，电机控制软件运行在ZYNQ双核处理器的核二上，飞行控制或自动驾驶程序运行在核一上；核一与核二之间的通信通过读写双核共享内存实现，通信内容包括核一发给核二位置或力矩指令，核二采集当前位置或力矩值发给核一。进一步地，所述双核共享内存对核一和核二进行读写数据，核一在共享内存区写完数据后发起中断1，核二收到中断1之后在共享内存区实现读数据的指令操作；读完数据后，核二将当前的位置、力矩值写入到共享内存区，写操作完成后，核二发起中断2，核一收到中断2之后在共享内存区实现读数据的操作。进一步地，处理器外部的多个接口均被双核访问，以实现系统的可扩展。进一步地，根据采集的电机任务状态信息和控制指令信息计算出PWM控制信号；其中，所述电机任务状态信息通过AD转换器采集发送给处理器核二处理，所述控制指令信息由核一发送给核二；对所述PWM控制信号进行隔离后，由直流电机控制芯片根据隔离后的电机驱动大电流信号输出驱动MOSFET电路的信号；MOSFET驱动电路驱动直流电机转动，并根据不同占空比的PWM信号控制电机速度大小。本专利技术技术方案的有益效果：本专利技术公开了一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，采用基于ZYNQ双核处理器的方案，将电机控制程序与其它任务程序集成在一个处理器上，减少了处理器的数量，减小系统体积，简化硬件设计；采用双核共享内存的方式进行通信，减小通信时电气信号的干扰与影响，提高了系统的可靠性；同时，一个多核处理器的多种接口，均可被各核进行访问，提高了系统的扩展性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例的常用直流电机驱动器示意图；图2为本专利技术实施例的基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器示意图；图3为本专利技术实施例的双核通信示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。针对目前的直流电机驱动器的处理器大部分采用单核处理器(如DSP、ARM等)的控制方式，由处理器实现控制算法，用另外一个处理器给定指令、采集状态信息。如图1所示，两个处理器分布在两个芯片上，处理器之间采用数字总线或者模拟量传输的方式进行信息交互。本专利技术的一个具体实施例，如图2所示，公开了一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，包括直流电机控制芯片和直流电机，还包括ZYNQ双核处理器、光电耦合器、MOSFET驱动电路；所述ZYNQ双核处理器，将采集的电机任务状态信息和控制指令信息进行计算得到PWM控制信号；所述光电耦合器，对所述PWM控制信号进行隔离后生成隔离后的信号，输出至所述直流电机控制芯片；所述直流电机控制芯片，接收到所述隔离后的信号后，生成驱动MOSFET电路的信号并输出至MOSFET驱动电路，以控制MOSFET管的通断；所述MOSFET驱动电路，接收到所述控制MOSFET管的通断的驱动MOSFET电路的信号后，通过MOSFET驱动电路的通断驱动直流电机转动。与现有技术相比，本专利技术技术方案的一体化、集成化设计，采用ZYNQ双核处理器作为核心，将电机控制软件、飞行控制等软件运行于一个处理器上，减少了处理器数量，简化了硬件设计；采用直流电机控制驱动芯片将控制直流电机的换向逻辑和MOSFET驱动功能集成到单片上，电路集成度高。本专利技术的一个具体实施例，所述ZYNQ双核处理器的两个核集成于一个芯片上，包括核一和核二；所述核二用于控制电机驱动，所述核一用于控制电机驱动以外的其他任务。具体地，ZYNQ双核处理器包含两个核，双核集成于1个芯片上。核二用于电机驱动控制，核一用于处理其它任务，如飞行控制任务、自动驾驶。双核用于处理不同的任务，在1个处理器上实现多任务系统协同控制。本专利技术的一个具体实施例，所述核二负责处理通过AD转换器采集到的飞行器或自动驾驶车的位置和力矩信息，并接收到所述核一发送的控制指令信息，计算误差后通过PID运算输出PWM控制信号；所述控制指令信息包括位置或力指令信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，包括直流电机控制芯片和直流电机，其特征在于，还包括ZYNQ双核处理器、光电耦合器、MOSFET驱动电路；所述ZYNQ双核处理器，将采集的电机任务状态信息和控制指令信息进行计算得到PWM控制信号；所述光电耦合器，对所述PWM控制信号进行隔离后生成隔离后的信号，输出至所述直流电机控制芯片；所述直流电机控制芯片，接收到所述隔离后的信号后，生成驱动MOSFET电路的信号并输出至MOSFET驱动电路，以控制MOSFET管的通断；所述MOSFET驱动电路，接收到所述控制MOSFET管的通断的驱动MOSFET电路的信号后，通过MOSFET驱动电路的通断驱动直流电机转动。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZYNQ双核处理器的电机驱动器，包括直流电机控制芯片和直流电机，其特征在于，还包括ZYNQ双核处理器、光电耦合器、MOSFET驱动电路；所述ZYNQ双核处理器，将采集的电机任务状态信息和控制指令信息进行计算得到PWM控制信号；所述光电耦合器，对所述PWM控制信号进行隔离后生成隔离后的信号，输出至所述直流电机控制芯片；所述直流电机控制芯片，接收到所述隔离后的信号后，生成驱动MOSFET电路的信号并输出至MOSFET驱动电路，以控制MOSFET管的通断；所述MOSFET驱动电路，接收到所述控制MOSFET管的通断的驱动MOSFET电路的信号后，通过MOSFET驱动电路的通断驱动直流电机转动。2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述ZYNQ双核处理器的两个核集成于一个芯片上，包括核一和核二；所述核二用于控制电机驱动，所述核一用于控制电机驱动以外的其他任务。3.根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述核二负责处理通过AD转换器采集到的飞行器或自动驾驶车的位置和力矩信息，并接收到所述核一发送的控制指令信息，计算误差后通过PID运算输出PWM控制信号；所述控制指令信息包括位置或力指令信息，与位置或力矩采集值进行作差，再计算得到控制输出量PWM信号；输出的PWM信号为高低电平信号，不同占空比的PWM信号控制电机速度大小，驱动直流电机转动。4.根据权利要求3所述的驱动器，其特征在于，计算误差后通过PID运算输出的PWM控制信号包括电机转速和转向；根据控制指令信息进行位置或力闭环控制时，所述控制输出量PWM信号计算公式如下：其中，C表示位置或力指令信息，S为当前位置或力矩采集值，KP、KI、KD分别为PID对应的系数；PWM大小表示电机转速，符号表示转向。5.根据权利要求1或3所述的驱动器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：石增辉，王超然，董洪川，韩士玉，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11