[发明专利]一种少资源FPGA多轴电流环

权利要求书

1.一种少资源FPGA多轴电流环，其特征在于：包括

电流环运算模块：用于反馈输入量的调理，电流环运算；

数据存取调度模块：用于选择输出电流环运算模块的反馈输入量、接收电流环运算模块输出的各轴计算结果；用于控制参数存取模块、变量存取模块的存取时机和存取动作；

参数存取模块：用于存取各轴电流环运算所需参数；

变量存取模块：用于存取各轴电流环运算过程中的变量；

其中，参数存取模块和变量存取模块均采用FPGA内部的RAM资源来存储数据；参数存取模块和变量存取模块均使用两级缓冲寄存器对数据进行存取的缓存，数据存取和电流环运算并行进行。

2.根据权利要求1所述的少资源FPGA多轴电流环，其特征在于：电流环运算模块时分复用，当本周期电流环运算启动信号到来时，进行第一个轴电流环运算，当当前轴电流环运算结束后，立即启动下一个轴的电流环运算，直至所有轴运算完成。

3.根据权利要求1所述的少资源FPGA多轴电流环，其特征在于：电流环运算模块适用于流水线结构，将电流环运算模块划分成若干步骤，当本周期电流环运算启动信号到来时，进行第一个轴的第一步运算，当第一个轴第一步运算结束，立即开始第一个轴的第二步运算，同时立即开始第二轴的第一步运算，以此类推，直至所有轴的所有步骤均运算完成。

4.根据权利要求1所述的少资源FPGA多轴电流环，其特征在于：两级缓冲寄存器为按信号流向分为一级缓冲寄存器和二级缓冲寄存器；

数据存取调度模块根据电流环复用顺序选择输出RAM读地址，并将读出的数据缓存至一级缓冲寄存器；数据存取调度模块控制一级缓冲寄存器在缓存下一个轴数据前将当前缓存数据输出至二级缓冲寄存器。

5.根据权利要求1所述的少资源FPGA多轴电流环，其特征在于：参数存取模块包括参数RAM、参数一级缓冲寄存器组和参数二级缓冲寄存器组；

参数RAM用于存放所有轴的电流环运算所需参数，参数RAM为双口RAM，一端用于处理器写入参数，另一端用于FPGA电流环运算模块读取参数；

参数一级缓冲寄存器组用于存放参数RAM实时读取的参数；

参数二级缓冲寄存器组用于缓存当前轴参数；

参数RAM的读取时间以及参数一级缓冲寄存器组和参数二级缓冲寄存器组的更新时间均由数据存取调度模块输出控制信号控制，具体为：

参数写过程：微处理器每个控制周期在电流环使能信号到来前完成各轴参数更新，参数RAM分区存放各轴的参数；

参数读过程：数据存取调度模块根据电流环复用轴的顺序，在当前轴电流环运算开始时刻提前读取下一个电流环运算轴的参数，读出的数据放入参数一级缓冲寄存器组；待当前轴流环运算结束时刻，即下一个轴电流环运算开始时刻，参数一级缓冲寄存器组的数据更新至参数二级缓冲寄存器组，供下一个轴电流环运算使用。

6.根据权利要求1所述的少资源FPGA多轴电流环，其特征在于：变量存取模块包括变量RAM、写变量一级缓冲寄存器组、写变量二级缓冲寄存器组、读变量一级缓冲寄存器组和读变量二级缓冲寄存器组；

变量RAM用于存放所有轴电流环运算过程的变量，变量RAM为双口RAM，一端用于电流环运算模块写入变量，另一端用于电流环运算模块读取变量；

写变量一级缓冲寄存器组用于存放当前轴的实时变量，写变量二级缓冲寄存器组用于缓存上个轴的变量；

读变量一级缓冲寄存器组用于存放变量RAM实时读取的变量，读变量二级缓冲寄存器组用于缓存当前轴的变量；

变量RAM的存取时间和缓冲器的更新时间均由数据存取调度模块输出控制信号控制，具体为：

变量写过程：电流环运算模块在当前轴电流环运算过程中将变量实时存放在写变量一级缓冲寄存器组中；在当前轴电流环运算结束时刻，将写变量一级缓冲寄存器组中的数据更新至写变量二级缓冲寄存器组，紧接着由数据存取调度模块控制，将写变量二级缓冲寄存器组中数据写入变量RAM的相应轴区域，供下个周期读取使用；

变量读过程：数据存取调度模块根据电流环复用轴的顺序，在当前轴电流环运算开始时刻读取下一个电流环运算轴的变量，读出的数据放入变量一级缓冲寄存器组；待当前轴流环运算结束时刻，将变量一级缓冲寄存器组的数据更新至变量二级缓冲寄存器组，供下一个轴电流环运算使用。