現(xiàn)階段，大部分的工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)和數(shù)控運(yùn)動(dòng)中的控制中心為PC端控制器，通過(guò)PC端控制器控制伺服驅(qū)動(dòng)器，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)上的運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)精確的位置控制、速度和加速度控制、轉(zhuǎn)矩和力的控制等。同時(shí)，PC端控制器還需要控制其他傳感器或運(yùn)動(dòng)單元。這種PC端控制器直接控制上述設(shè)備的方案，存在效率低、難以做到指令發(fā)送或接收的同步處理、延時(shí)較大、采集的數(shù)據(jù)無(wú)法做到準(zhǔn)確同步等問(wèn)題。因此需要簡(jiǎn)化PC端控制器的數(shù)據(jù)通信量、降低指令延遲、提升控制效率，同時(shí)需要獲取同步后的數(shù)據(jù)。

中科億海微電子科技（蘇州）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中科億海微”）研制的FPGA運(yùn)動(dòng)控制加速卡由兩塊板卡構(gòu)成：以EQ6HL130為核心的同步采集板、以EQ6HL9為核心的柔性傳感器采集板。主要完成PC端與伺服驅(qū)動(dòng)器、相機(jī)、壓力及柔性傳感器等模塊之間的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。FPGA運(yùn)動(dòng)控制加速卡將復(fù)雜的控制卸載到FPGA中實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了PC端控制器的控制流程，極大地減小了數(shù)據(jù)鏈路通信時(shí)間消耗。同時(shí)FPGA將同步后的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC處理，使得數(shù)據(jù)處理流程更合理。

圖 FPGA運(yùn)動(dòng)控制加速卡

圖 FPGA運(yùn)動(dòng)控制加速卡-同步采集板

圖 FPGA運(yùn)動(dòng)控制加速卡-柔性傳感器采集板

以EQ6HL130為核心的同步采集板控制伺服驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)控制伺服電機(jī)的指令，同時(shí)接收其應(yīng)答指令，將指令解析處理后結(jié)果傳輸給PC端控制器作進(jìn)一步操作；接收柔性傳感器采集器采集的數(shù)據(jù)，解析后傳輸給控制器；接收壓力傳感器的數(shù)據(jù)，解析后傳輸給控制器。此外，同步采集板還負(fù)責(zé)觸發(fā)相機(jī)，通過(guò)精確的時(shí)間同步控制，確保傳感器數(shù)據(jù)與相機(jī)拍攝的照片在時(shí)間上嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的同步采集與匹配。對(duì)所有接收數(shù)據(jù)打上時(shí)間戳，便于后續(xù)使用。

以EQ6HL9為核心的柔性傳感器采集板通過(guò)AD采集柔性傳感器的數(shù)據(jù)并組幀傳輸給同步采集板控制；將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為壓力值顯示到顯示屏上。柔性傳感器采集板既可以單獨(dú)使用，也可以集成到板卡上。柔性傳感器采集板通過(guò)EQ6HL9芯片為傳感器供電，電壓輸出步進(jìn)為40mV，可調(diào)節(jié)檔位是1~82，對(duì)應(yīng)輸出電壓范圍是40mV~3.3V。同時(shí)具有127個(gè)ADC增益輸入調(diào)節(jié)檔位，實(shí)現(xiàn)小信號(hào)放大。

經(jīng)測(cè)試，PC端控制器方案的系統(tǒng)指令延遲大于50ms?；贔PGA的運(yùn)動(dòng)控制加速方案的系統(tǒng)指令延遲小于100us，同時(shí)伺服電機(jī)應(yīng)答數(shù)據(jù)、多傳感器數(shù)據(jù)、相機(jī)數(shù)據(jù)能做到完全同步，更具使用意義。

關(guān)于中科億海微

中科億海微電子科技（蘇州）有限公司，成立于2017年1月，是“可編程芯片與智能微系統(tǒng)”技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)、國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、蘇州市姑蘇領(lǐng)軍企業(yè)和江蘇省潛在獨(dú)角獸企業(yè)。公司以“可編程邏輯IP核與EDA工具”為技術(shù)特色，以FPGA、自適應(yīng)SoC、可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)等產(chǎn)品設(shè)計(jì)與服務(wù)為主營(yíng)業(yè)務(wù)。

公司堅(jiān)持全正向設(shè)計(jì)技術(shù)路線，自主研制具有高可靠性的嵌入式可編程電路IP核、可編程邏輯芯片、EDA軟件與可重構(gòu)系統(tǒng)，提供具有高性能和自適應(yīng)計(jì)算的行業(yè)解決方案和集成電路設(shè)計(jì)服務(wù)，滿足智能制造、現(xiàn)代通信、能源電力、軌道交通、汽車(chē)電子、廣電傳媒、地質(zhì)勘探、金融科技、電子政務(wù)、醫(yī)療器械、測(cè)試測(cè)量等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用需要。