MICROCHIP 步進器 Theta Generation v4.2 電機控制

介紹

Stepper Theta Generation v4.2 是一種用於通過移動一定數量的步數來進行位置控制的設備。 步進電機每轉的步數是固定的，但可以通過微步移動，從而提高了步分辨率。 IP 塊生成供步進電機控制算法使用的 theta。 該器件支持高達 2048 微步的微步，可減少電機中的轉矩波動和功率損耗。

核心版本

本用戶指南適用於 Stepper Theta Generation v4.2。

支持的工具流程

Libero 軟件可用於仿真、綜合和佈局。 Stepper Theta Generation 已獲得加密 RTL 許可，必須單獨購買。 有關詳細信息，請參閱步進器 Theta 生成。

特徵

Stepper Theta Generation 具有以下主要特性：

• 在 Libero Design Suite 中實現 IP 核
• 支持高達 2048 微步的微步
• 減少電機中的轉矩波動和功率損耗

功能說明

Stepper Theta Generation v4.2 設備生成步進電機控制算法使用的 theta。 它支持高達 2048 微步的微步，減少了電機中的轉矩波動和功率損耗。

步進 Theta 生成參數和接口信號

該設備具有多種輸入和輸出信號，在用戶手冊中有詳細說明。

• 輸入信號
  用戶手冊中提供了輸入信號列表。
• 輸出信號
  用戶手冊中提供了輸出信號列表。
• 時序圖
  用戶手冊提供了設備的時序圖。
• 試驗台
  用戶手冊提供了有關如何使用該設備運行模擬的信息。
• 修訂歷史
  用戶手冊包含設備的修訂歷史。
• 微芯片 FPGA 支持
  該器件由 Microchip FPGA 支持。

使用說明

要使用 Stepper Theta Generation v4.2，請按照用戶手冊中提供的說明進行操作。 確保您已為設備購買了加密的 RTL 許可證。 您可以使用 Libero 軟件進行仿真、綜合和佈局。 按照用戶手冊中提供的說明連接輸入和輸出信號。 使用用戶手冊中提供的測試台運行模擬。 請參閱用戶手冊中的時序圖以確保信號的正確時序。 如需進一步幫助，請聯繫 Microchip FPGA 支持。

介紹

步進電機用於通過移動一定數量的步數來進行位置控制。 雖然步進電機每轉的步數是固定的，但可以通過微步移動，從而提高步分辨率。 微步進還減少了電機中的轉矩波動和功率損耗。 IP 塊生成供步進電機控制算法使用的 theta。 可以選擇高達 2048 微步的微步。

概括

核心版本	本文檔適用於 Stepper Theta Generation v4.2。
支援的設備系列	• PolarFire® SoC • 極地火
	• RTG4™
	•冰屋® 2
	• SmartFusion® 2
支持的工具流程	需要 Libero® SoC v11.8 或更高版本。
授權	為內核提供完整的加密 RTL 代碼，使內核能夠通過 SmartDesign 實例化。 可以使用 Libero 軟件執行仿真、綜合和佈局。 Stepper Theta Generation 已獲得加密 RTL 許可，必須單獨購買。 有關詳細信息，請參閱 步進 Theta 生成.

特徵

Stepper Theta Generation 具有以下主要特性：

• 計算角度和步數
• 微步可達 2048 微步
• 在位置模式和速度模式下生成角度

在 Libero Design Suite 中實現 IP 核

IP 核必須安裝到 Libero® 片上系統 (SoC) 軟件的 IP 目錄中。 這是通過 Libero SoC 軟件中的 IP 目錄更新功能自動完成的，或者可以從目錄中手動下載 IP 核。 一旦 IP 核安裝在 Libero SoC 軟件 IP 目錄中，就可以在 SmartDesign 工具中配置、生成和實例化該核，以包含在 Libero 項目列表中。

設備利用率和性能

下表列出了用於步進 Theta 生成的設備利用率。

設備詳細信息		資源		性能（兆赫）	RAM		數學積木	全球芯片
家庭	裝置	查找表	直方圖		大容量靜態隨機存取存儲器	μSRAM
PolarFire® SoC	MPFS250T	285	128	200	0	0	0	0
極地火	強積金300T	285	128	200	0	0	0	0
智能融合®2	M2S150	285	128	200	0	0	0	0

重要的： 

1. 此表中的數據是使用典型的綜合和佈局設置捕獲的。 CDR 參考時鐘源設置為專用，其他配置器值不變。
2. 在運行時序分析以實現性能數字時，時鐘被限制為 200 MHz。

功能說明

• 本節介紹步進 Theta 生成的實現細節。
• 下圖顯示了 Stepper Theta Generation 的系統級框圖。

  

• 親file 下圖顯示了各種微步進選項的步進器θ輸出和合成電流。

  

• 下圖顯示了半步模式下電機相電流中的 theta 生成。

  

• 下圖顯示四分之一步進模式下的 theta 生成電機相電流。

  

• 下圖顯示了 1024 微步模式下的 theta 生成電機相電流。

  

• 微步進的級別由速率限制輸入決定，並且必須是 2 的指數。轉換計數輸入決定了更新 theta 值的速度。 生成輸出 theta，直到滿足命令步數，然後將 theta 保持在最後更新的值，直到命令步數發生變化。 但是，在速度模式下，輸出 theta 會不斷更新。

步進 Theta 生成參數和接口信號

本節討論 Stepper Theta Generation GUI 配置器和 I/O 信號中的參數。

輸入和輸出信號
下表列出了 Stepper Theta Generation 的輸入和輸出端口。

訊號名稱	方向	描述
系統時鐘_i	輸入	系統時鐘。
重置_i	輸入	異步低電平有效復位信號。
啟用_i	輸入	輸入信號啟用角度生成。
模式_i	輸入	當設置為 0（零）時，在位置模式下生成角度。 設置為 1 時，在速度模式（連續旋轉模式）下生成角度。
slew_cnt_i	輸入	轉換計數輸入——決定以 1 µs 為單位更新 theta 值的速度。
速率限制_i	輸入	速率限制輸入——通過定義角度增量來決定微步數微步長度應該是 2 的指數（例如ample, 1, 2, 4, 8, 16 等等）。
cmd_step_no_i	輸入	命令——電機必須移動的步數/微步數。
θ_輸出_o	輸出	基於輸入生成的角度。
步驟_cnt_o	輸出	步數輸出以跟踪步數。

時序圖

• 本節討論步進器 Theta 生成時序圖。
• 下圖顯示了 Stepper Theta Generation 在速度模式下的時序圖。

  

試驗台

一個統一的測試台用於驗證和測試 Stepper Theta Generation，稱為用戶測試台。 提供測試台以檢查 Stepper Theta Generation IP 的功能。

模擬
以下步驟描述瞭如何使用測試台模擬內核：

1. 轉到 Libero SoC Catalog 選項卡，展開 Solutions-MotorControl，雙擊 Stepper Theta Generation，然後單擊 OK。 與 IP 相關的文檔列在文檔下。
   重要：如果 您看不到“目錄”選項卡，請導航至 View > Windows 菜單並單擊目錄以使其可見。

   

2. 在 Stimulus Hierarchy 選項卡上，選擇測試平台 (stepper_theta_tb.v)，右鍵單擊，然後單擊 Simulate Pre-Synth Design > Open Interactively。
   重要：如果 您沒有看到 Stimulus Hierarchy 選項卡，請導航至 View > Windows 菜單並單擊 Stimulus Hierarchy 使其可見。

   
   ModelSim 打開測試台 file，如下圖所示。

   
   重要：如果 由於 .do 中指定的運行時間限制，模擬被中斷 file，使用run all命令完成仿真。

修訂歷史

修訂歷史記錄描述了文件中實施的變更。變更按修訂版列出，從最新出版物開始。

修訂	日期	描述
A	03/2023	以下更改列表是在文檔的修訂版 A 中進行的： • 將文檔遷移到Microchip 模板。 • 將文檔編號從00004956 更新為DS50200609A。 • 添加 3.時序圖. • 添加 4. 試驗台.
3.0	—	以下是文檔 3.0 版本的更改列表： • 在文檔標題中添加了IP 版本。 • 從硬件實現中刪除了配置參數部分。
2.0	—	更新了配置部分。
1.0	—	1.0 版是本文檔的首次發布。

微芯片 FPGA 支持

• Microchip FPGA 產品組為其產品提供各種支持服務，包括客戶服務、客戶技術支持中心、 web網站和全球銷售辦事處。 建議客戶在聯繫支持之前訪問 Microchip 在線資源，因為他們的查詢很可能已經得到解答。
• 通過以下方式聯繫技術支持中心 web網址為 www.microchip.com/support。 提及 FPGA 器件部件號，選擇合適的案例類別，並上傳設計 files 同時創建技術支持案例。
• 聯繫客戶服務以獲得非技術產品支持，例如產品定價、產品升級、更新信息、訂單狀態和授權。
  • 來自北美，請致電 800.262.1060
  • 來自世界其他地方，請致電 650.318.4460
  • 傳真，來自世界任何地方，650.318.8044

微芯資訊

微芯片 Web地點
Microchip 透過我們的網站提供線上支持 web站點位於 www.microchip.com/。這 web網站用於製作 file客戶可以輕鬆獲取資訊和資訊。一些可用的內容包括：

• 產品支援 – 數據表和勘誤表、應用筆記和 samp文件程式、設計資源、使用者指南和硬體支援文件、最新軟體版本和存檔軟體
• 一般技術支持 – 常見問題 (FAQ)、技術支持請求、在線討論組、Microchip 設計合作夥伴計劃成員列表
• Microchip 業務 – 產品選擇器和訂購指南、最新的 Microchip 新聞稿、研討會和活動列表、Microchip 銷售辦事處、分銷商和工廠代表列表

產品變更通知服務

• Microchip 的產品變更通知服務有助於讓客戶了解 Microchip 產品的最新信息。 每當有與特定產品系列或感興趣的開發工具相關的更改、更新、修訂或勘誤表時，訂閱者都會收到電子郵件通知。
• 要註冊，請訪問 www.microchip.com/pcn 並依照註冊說明進行操作。

客戶支援

• Microchip 產品的使用者可以透過多種管道獲得協助：
  • 經銷商或代表
  •  當地銷售辦事處
  • 嵌入式解決方案工程師 (ESE)
  • 技術支援
• 客戶應聯絡其經銷商、代表或 ESE 尋求支援。當地銷售辦事處也可以為客戶提供協助。本文檔中包含銷售辦事處和地點的清單。
• 技術支援可透過 web網站位於： www.microchip.com/support

Microchip 設備代碼保護功能

請注意 Microchip 產品上代碼保護功能的以下詳細資訊：

• Microchip 產品符合其特定 Microchip 資料表中所包含的規格。
• Microchip 相信，其產品系列在按預期方式、符合操作規範和正常條件下使用時是安全的。
• Microchip 重視並積極保護其知識產權。 嚴禁嘗試違反 Microchip 產品的代碼保護功能，這可能違反《數字千年版權法》。
• Microchip 或任何其他半導體製造商都無法保證其程式碼的安全性。代碼保護並不意味著我們保證產品「牢不可破」。代碼保護不斷發展。 Microchip 致力於不斷改進我們產品的程式碼保護功能。

法律聲明

• 本出版物及其信息僅可用於 Microchip 產品，包括設計、測試 Microchip 產品並將其與您的應用程序集成。 以任何其他方式使用此信息均違反這些條款。 有關設備應用程序的信息僅為您提供方便而提供，可能會被更新所取代。 您有責任確保您的應用程序符合您的規範。 如需更多支持，請聯繫您當地的 Microchip 銷售辦事處，或通過以下網址獲取更多支持 www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.
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• 在生命維持和/或安全應用中使用 Microchip 設備的風險完全由買方承擔，買方同意為 Microchip 辯護、賠償並使 Microchip 免受因此類使用而造成的任何及所有損害、索賠、訴訟或費用。除非另有說明，否則任何 Microchip 智慧財產權均不會以暗示或其他方式授予任何授權。

商標

• Microchip 名稱和徽標、Microchip 徽標、Adaptec、AVR、AVR 徽標、AVR Freaks、BesTime、BitCloud、CryptoMemory、CryptoRF、dsPIC、flexPWR、HELDO、IGLOO、JukeBlox、KeeLoq、Kleer、LANCheck、LinkMD、maXStylus、maXTouch、 MediaLB、megaAVR、Microsemi、Microsemi 標誌、MOST、MOST 標誌、MPLAB、OptoLyzer、PIC、picoPower、PICSTART、PIC32 標誌、PolarFire、Prochip Designer、QTouch、SAM-BA、SenGenuity、SpyNIC、SST、SST 標誌、SuperFlash、Symmetricom 、SyncServer、Tachyon、TimeSource、tinyAVR、UNI/O、Vectron 和 XMEGA 是 Microchip Technology Incorporated 在美國和其他國家/地區的註冊商標。
• AgileSwitch、APT、ClockWorks、嵌入式控制解決方案公司、EtherSynch、Flashtec、Hyper Speed Control、HyperLight Load、Libero、motorBench、mTouch、Powermite 3、Precision Edge、ProASIC、ProASIC Plus、ProASIC Plus 徽標、Quiet-Wire、SmartFusion、 SyncWorld、Temux、TimeCesium、TimeHub、TimePictra、TimeProvider、TrueTime 和 ZL 是 Microchip Technology Incorporated 在美國的註冊商標
• 相鄰鍵抑制、AKS、模擬數字時代、任何電容器、AnyIn、AnyOut、增強型開關、BlueSky、BodyCom、Clockstudio、CodeGuard、CryptoAuthentication、CryptoAutomotive、CryptoCompanion、CryptoController、dsPICDEM、dsPICDEM.net、動態平均匹配, DAM, ECAN, Espresso T1S, EtherGREEN, GridTime, IdealBridge, 在線串行編程, ICSP, INICnet, 智能並聯, IntelliMOS, 芯片間連接, JitterBlocker, 顯示旋鈕, KoD, maxCrypto, maxView, memBrain, Mindi, MiWi, MPASM, MPF, MPLAB Certified logo, MPLIB, MPLINK, MultiTRAK, NetDetach, Omniscient Code Generation, PICDEM, PICDEM.net, PICkit, PICtail, PowerSmart, PureSilicon, QMatrix, REAL ICE, Ripple Blocker, RTAX , RTG4, SAM-ICE, Serial Quad I/O, simpleMAP, SimpliPHY, SmartBuffer, SmartHLS, SMART-IS, storClad, SQI, SuperSwitcher, SuperSwitcher II, Switchtec, SynchroPHY, Total Endurance, Trusted Time, TSHARC, USBCheck, VariSense, VectorBlox、VeriPHY、 ViewSpan、WiperLock、XpressConnect 和 ZENA 是 Microchip Technology Incorporated 在美國和其他國家的商標。
• SQTP 是美國 Microchip Technology Incorporated 的服務商標
• Adaptec 徽標、Frequency on Demand、Silicon Storage Technology 和 Symmcom 是 Microchip Technology Inc. 在其他國家/地區的註冊商標。
• GestIC 是 Microchip Technology Inc. 的子公司 Microchip Technology German II GmbH & Co. KG 在其他國家的註冊商標。
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• © 2023，Microchip Technology Incorporated 及其子公司。 版權所有。

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文件/資源

MICROCHIP 步進器 Theta Generation v4.2 電機控制 [pdf] 使用者指南 步進器 Theta Generation v4.2 電機控制，步進器 Theta Generation v4.2，電機控制，步進器，Theta Generation v4.2 電機控制

參考

• 使用者手冊