基于NiosⅡ的直流电机PID调速控制系统

本次设计使用SOPC Builder组建的NiosⅡ嵌入式系统，如图5所示。该系统除了配置NiosⅡ最小系统的CPU核NiosII CPU，Avalon总线，使用FPGA资源例化的存储器之外，还有以下外接设备的控制单元：

(1)SDRAM Controller；
    (2)Common Flash Interface；
    (3)JTAG UART；
    (4)锁相环PLL；
    (5)Interval Timer；
    (6)通用I／O接口，包括PWM模块接口conw，msta和测速模块接口speed，按钮接口button。

对于SOPC Builder组建的NiosⅡ系统，可以在QuartusⅡ软件方便地调用，在QuartusⅡ中Block Diagram设计调用NiosⅡ系统的框图如图6所示。给该系统配备工作时钟，并分配FPGA的I／O管脚，程序经综合，布局，仿真之后，就可将配置文件通过各种配置方法下载到FPGA上。本文使用JTAG+AS方式配置，通过USB Blaster下载电缆线将计算机USB接口与FPGA的JTAG口相连，把配置文件从计算机下载到FPGA中，这样就完成了系统的软件设计。

3 实验与数据分析

3．1 测试系统

测试系统由一个额定电压为2．5 V的直流有刷电机和Altera公司的DE2开发板组成。电机相关技术指标为：额定电压为2．5 V，额定功率为O．065 W，额定转速为2 150 r／min，空载转速为2 650 r／min。

整个测试系统的硬件结构图如图1中所示，其工作流程在前文中有详细介绍。

3．2 实验结果及分析

将直流电机增量式PID算法以C语言的形式写入NiosⅡIDE中，调试后将其采集到的实测数据导入Matlab，画出时间与转速之间的关系图形如图7～图9所示。

作者：陶东娅 陈德益   来源：现代电子技术