Philips PM3225系统硬件整体设计

　　控制系统是*的控制核心，它不但要实现对多轴步进电机的运动和光源控制，还要实现与上位机信息的交互和其他重要功能。*的主控制板的设计由EP3C16Q240C8zui小系统扩展而成，根据FPGA功能实现及相关外设扩展对插针接口进行适当更改，并添加了USB通信接口、步进电机驱动模块和行程开关信号输入端的光电隔离电路。*控制系统的主控制板硬件电路设计框图如图1所示。

　　Philips PM3225主控制板中FPGA使用的是Altera公司生产的Cylone III系列芯片EP3C16Q240C8N，该芯片拥有15，408个逻辑单元；可以提供516，096字节的RAM;另外芯片内部还自带有4个锁相环，可以保证系统时钟信号在高速运行时的稳定性。步进电机驱动芯片选择使用Allergo公司生产两相步进电机驱动芯片SLA7042M，它能够实现超平滑低速驱动。为了实现主芯片和外部设备通信，控制板需要将3.3V和5V的电平相互转换，系统使用TI公司生产的16位3.3V-5V电平转换芯片SN74ALVC164245.USB接口控制芯片采用PDIUSBD12，它集成了SIE FIFO存储器、收发器以及电压调整期，适用于许多的外部设备。

　　3.Philips PM3225硬件功能实现

　　Verilog HDL是一种硬件描述语言，主要用于从算法级、门级到开关级的多种抽象设计层次的数字系统建模.FPGA芯片是*主控制板的核心部件，本设计方案中使用Verilog HDL在FPGA上实现下位机与上位机的信息交互、多轴联动步进电机运动平台的控制、对光源的控制等功能，FPGA内部功能模块如图2所示。

　　1）Philips PM3225USB接口控制模块：FPGA内部USB固件程序，实现FPGA与上位机USB接口通信。

　　2）时钟模块：对外部的16MHz时钟进行分频、倍频处理，产生FPGA工作所需各种频率的时钟信号。

　　3）指令分析模块：分析收到的上位机指令，根据规定的指令协议，产生执行命令并将执行指令发送到各个执行模块。

　　4）Philips PM3225步进电机控制模块：执行FPGA送达的三轴步进电机控制指令，对各轴的电机进行细分、变速控制，zui终通过给步进电机驱动芯片发送不同的命令实现电机的三轴联动。

　　5）光源控制模块：控制光学系统的5个LED红外光源和3个视觉辅助光源3个视觉辅助光源引导人眼注视方向，5个LED红外光源辅助系统的对焦功能。

Siemens Simatic S5 WF726C 6FM1726-3CA10 6FM1-726-3CA10

Siemens Simadyn D 6DD1611-0AG0 MM4 Koppelspeicher

Siemens SIGUARD 3TK28 3TK2830-2CB30 DC 24V

Siemens SIGUARD 3TK28 3TK2825-2BB40 DC 24V

Siemens Motorschutzscha​lter 2,2-3,2A 3RV1021-1DA10

Siemens Motorschutzscha​lter 1,1-1,6A 3RV1021-1AA15

Siemens Simoreg Power Interface C98043-A1606-L4​-16

Siemens Thermistor Motorschutz 3RN1062-1CW00 24-240V

Siemens Thermistor Motorschutz 3RN1012-1CK00 230V

Siemens Simatic S7 WinAC Pro 416-2 6ES7616-2PG01-0​AB4

Siemens Simadyn D 6DD1606-1AC0 PT20 Prozessmodul NEU