Actel发表SmartFusion FPGA马达控制参考设计

SmartFusion FPGA功能方块图

爱特公司(Actel Corporation)日前在美国波士顿举行的嵌入式系统大会(ESC)中展示这款通过验证的参考设计，推出针对马达控制应用的SmartFusion 智能混合信号 FPGA 参考设计。这套以一颗 SmartFusion 元件建置的参考设计，展现了运用不同回馈方式的磁场导向控制 (Field Oriented Control；FOC ) 功能，以供永磁同步马达 ( permanent magnet synchronous motors；PMSM ) 之用。在单一元件将FPGA、硬核心 ARM CortexM3 微控制器、以及可程序类比整合在一起的 SmartFusion ，适用于马达控制应用的理想方案，能协助设计人员最佳化软件/硬件配置，以取得最佳马达效率和效能。

此参考设计展示如何以单一 A2F500 元件，透过复杂的 FOC 演算法以及供额外自订逻辑使用的充足 FPGA 资源和带宽，可同步控制最多达4轴的 PMSM 。现在，设计人员能运用这款包含原始码的通过验证参考设计，为其特定应用达成更快上市时间目标。

此参考设计套件包括一个 FOC 建置范例，它是在 SmartFusion 元件上采空间矢量波宽调变 ( space vector pulse width modulation； SVPWM ) 技术，以及光学编码器、霍尔效应 ( Hall Effect ) 传感器等多种回馈方式。另一款采用反电动势 ( back-EMF ) 的无传感器参考设计现正开发中，待完成后，购买此套参考设计的客户无需额外费用就可取得。所有设计都提供透过以太网络与主机通讯的选项，以作为线上监控之用，并可轻松升级至Ethernet-based工业协定。

SmartFusion FPGA马达控制参考设计重要特性：
‧ 具备C和Verilog语言的完整原始程序码
‧ 转矩、速度和方向控制
‧ 三相PMSM的磁场导向控制
‧ 多轴控制
‧ 霍尔效应、编码器、以及无传感器回馈
‧ 以硬件进行关键失效侦测
‧ 以太网络通讯
‧ 硬件正交编码器输入(Quadrature encoder inputs；QEI)
‧ 含不工作区(dead band)的空间矢量PWM产生
‧ 最佳效能的软件/硬件配置
‧ 可提供设计弹性和升级的可程序化FPGA
‧ 弹性触发用的可程序化ADC

爱特公司行销与业务开发副总裁 Rich Kapusta 表示，此参考设计充分展现了 SmartFusion 元件对马达控制应用的适用性，特别是需要严苛转矩控制的应用，可降低转矩涟波 ( ripple ) 并达成能源效率。此外， SmartFusion 元件是一可提供高精度、低杂讯、小尺寸、以及更快反应时间的单芯片解决方案。这些特性是采用AC马达、直流无刷(BLDC)马达、或 PMSM 的工业驱动、工厂自动化、医疗设备和军事应用所必备的。爱特已与功率和控制设计公司( Power and Control Design, Inc.) 合作，共同开发这套马达控制参考设计，以展示并实现世界一流的马达控制产品。

功率和控制设计公司总裁暨CEO Brad Landseadel 表示， SmartFusion 是一理想平台，设计人员可用来建构具优异效能与弹性的马达控制系统。一些马达控制应用常见的挑战，都能利用此单芯片方案妥善解决，且极具成本效益。爱特这套单芯片方案可满足特定应用逻辑、紧密耦合、中断驱动ADC的需求，同时它具有32位元 ARM Cortex-M3 处理器的强大功能，这些特性都有利于高效能马达控制应用。 SmartFusion 可协助工程师自行开发 MCU，以提供真实的32位元、高效能硬处理器核心，并具备专为其应用进行设计与最佳化的周边。

爱特已开始提供这套参考设计 (A2F-MOTOR-CONTROL-DESIGNS)，定价为美金499元。客户可直接使用此套设计或针对其特定系统进行修改，无需支付额外的授权金或权利金。