MICROCHIP DG0598 SmartFusion2 Dual Axis Motor Control Starter Kit Guida d'utilizatore
MICROCHIP DG0598 SmartFusion2 Dual Axis Motor Control Starter Kit

Storia di rivisione

A storia di rivisione descrive i cambiamenti chì sò stati implementati in u documentu. I cambiamenti sò listati per rivisione, cuminciendu cù a publicazione attuale.

Revisione 7.0
Eccu un riassuntu di i cambiamenti fatti in a rivisione 7.0 di stu documentu.

  • Requisiti di Design, a pagina 2 hè stata editata per cambià a versione di Libero SoC à v11.8 SP2 è a versione di Microsemi Motor Control GUI à v5.8.
  • Prugrammazione files è GUI files ligami sò stati editati in Demo Design, pagina 2 in quantu à a liberazione Libero v11.8 SP2.

Revisione 6.0
Eccu un riassuntu di i cambiamenti fatti in a rivisione 6.0 di stu documentu.

  • Aggiunta una nova sezione Register Dump Feature, pagina 24.
  • Aghjurnatu u documentu per a liberazione di u software Libero v11.7.

Revisione 5.0
Aghjurnatu u documentu per a versione GUI v5.3 (SAR 75167).

Revisione 4.0
Eccu un riassuntu di i cambiamenti in a rivisione 4.0 di stu documentu.

  • Aghjurnatu u documentu per a versione GUI v5.2 (SAR 72926).
  • Aghjurnatu u documentu per a liberazione di u software Libero v11.6 (SAR 72926).

Revisione 3.0
Appendice aghjuntu: Cunnessu i terminali di u mutore, pagina 29 (SAR 69108).

Revisione 2.0
Aggiornata a Tabella 2, pagina 28 è aghjunta a Figura 31, pagina 28 per aghjurnà i paràmetri di jumper (SAR 66381).

Revisione 1.0
A rivisione 1.0 hè stata a prima publicazione di stu documentu.

SmartFusion2 Dual Axis Motor Control Starter Kit

Introduzione

U SmartFusion®2 Dual-Axis Motor Control Starter Kit dà à i diseggiani un puntu di partenza per valutà i disinni di riferimentu di cuntrollu di u mutore chì risparmianu tempu è pruvati. U kit hè furnitu cù i blocchi IP hardware è u software. Una soluzione cumpletamente integrata cù una GUI putente è faciule d'utilizà chì permette à i disegnatori di prototipà rapidamente u disignu hè ancu furnitu. U kit aiuta i diseggiani à persunalizà è à sviluppà una soluzione di cuntrollu di u mutore à doppiu assi nantu à u dispositivu SmartFusion2 per una applicazione specifica è riduce u tempu di vendita. Stu documentu furnisce dettagli nantu à a configurazione di u hardware è e cunnessione per eseguisce u disignu demo.

Requisiti di Design

A tavula seguente lista i requisiti hardware è software per stu disignu demo.

Table 1 • Requisiti di Design

Requisiti di Design Descrizzione
Hardware
Scheda di Starter Kit di Controllo di Motore SmartFusion2 Dual Axis (SF2-MC-STARTER-KIT-SA) cù SOM
programmatore FlashPro4 o più tardi
Motore senza spazzola DC (BLDC) (QBL4208-41-04-006) Unu
Motor stepper (QSH4218-35-10-027) Unu
Cavo USB A à mini-B USB
Adattatore di alimentazione (ETSA240270UDC-P5P-SZ) 24 V
Sistema upirativu Qualsiasi Sistema Operativu Windows 64 o 32-bit 7-bit o XNUMX-bit
Software
Libero® System-on-Chip (SoC) v11.8 SP2
Microsemi Motor Control GUI v5.8
Drivers USB per GUI
U software di prugrammazione FlashPro v11.8 SP2

Disegnu Demo

A prugrammazione files sò dispunibuli per scaricà à:
http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0598_liberov11p8sp2_pf

A prugrammazione files include:

  • Prugrammazione File
  • leghjimi.txt

L'installatori di GUI sò dispunibuli per scaricamentu à:
http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0598_liberov11p8sp2_gui

L'installatore GUI files include:

  • Installatore GUI
  • leghjimi.txt

Per i primi utilizatori, a GUI è i drivers deve esse installati. A GUI pò esse installata cù l'installatore GUI è i driver ponu esse installati cù l'istruzzioni furnite in GUI Driver Configuration, pagina 5. Se una versione precedente di GUI hè installata, allora SF2 Dual Axis Motor Control GUI.exe file deve esse eseguitu per eseguisce a GUI.

Funzioni di Design Demo
U disignu demo corre:

  • Un unicu mutore sincronu à magnete permanente (PMSM) utilizendu l'algoritmu di cuntrollu orientatu à u campu (FOC) senza sensor.
  • Un unicu mutore stepper utilizendu l'algoritmu micro-stepping

A GUI furnita cù a demo hè aduprata per cunfigurà è cuntrullà i mutori. A GUI pò ancu tracciate certe variabili di debug è visualizà a velocità di u mutore è i valori attuali.

Configurazione di u Disegnu Demo
Queste sezioni seguenti descrizanu cumu cunfigurà u disignu demo.

Configurazione di u Hardware
A figura seguente mostra a configurazione di hardware per un mutore BLDC in FOC senza sensori è un mutore stepper in FOC.

Figura 1 • SmartFusion2 Dual Axis Motor Control Demo Hardware Setup
Configurazione di u Hardware

Cunnettendu u Board
I seguenti passi descrizanu cumu cunnette u bordu:

  1. Cunnette l'alimentazione 24 V à u connettore J12.
  2. Cunnette u mutore BLDC (QBL4208-41-04-006) à u connector J2.
    • Filu negru - U-Phase di u mutore
    • Filu rossu - V-Phase di u mutore
    • Filu giallu - W-Phase di u mutore
  3. Cunnette u mutore Stepper (QSH4218-35-10-027) à u connector J3.
    • Filu negru - A1 di u mutore per esse cunnessu à PHS4
    • Filu verde - A2 di u mutore per esse cunnessu à W
    • Filu rossu - B1 di u mutore per esse cunnessu à V
    • Filu blu - B2 di u mutore per esse cunnessu à U
  4. Pone i jumpers richiesti nantu à u bordu. Per informazioni nantu à i paràmetri di i ponticelli, vede a Tabella 2, pagina 28.
  5. Accende l'interruttore di l'alimentazione, SW3.
  6. Cunnette u FlashPro JTAG à l'intestazione FP.
  7. Apertura u software FlashPro è prugramma u STAPL file (SK2ABLSLST10_5_2.stp).
  8. Power cycle u bordu cù SW3.

Installazione di a GUI di u Motor Control
I seguenti passi descrizanu cumu installà a GUI di cuntrollu di u mutore:

  1. Andate à u cartulare GUI è eseguite setup.exe.
  2. Cliccate Sì per qualsiasi missaghju da u cuntrollu di u contu d'utilizatore. A finestra di setup hè visualizata cù i lochi predeterminati.
  3. Cliccate Next.
    a. Accetta l'accordu di licenza è cliccate Next.
    b. Cunfirmà u locu di stallazione in a finestra di dialogu di installazione è cliccate Next. Una barra di prugressu appare chì mostra u prugressu di a stallazione. In una stallazione successu, u messagiu di l'installazione cumpleta hè visualizatu.
  4. Cliccate Finish per esce da l'assistente di installazione.
  5. Riavvia u PC host.
  6. Verificate u gestore di u dispositivu per vede, se i drivers USB sò digià cunfigurati nantu à a macchina host.
  7. Verificate se i drivers sò cunfigurati currettamente, dopu avè assicuratu chì u hardware hè alimentatu è cunnessu à u PC host cù u cable USB (connettore J17 à bordu).
  8. Verificate se i dispositi USB NI-VISA appariscenu in u gestore di u dispositivu cum'è mostra in a figura seguente. Se sò cunfigurati, saltate à Esecuzione di u Disegnu Demo,.

Figura 2 • Identificà u Driver USB SmartFusion2 Motor Control Kit
Kit di cuntrollu USB Driver

Configurazione di u driver GUI
I seguenti passi descrizanu cumu installà u driver GUI in u PC host chì hà Windows 7 o sopra installatu. A prugrammazione scaricata file deve esse programatu nantu à u bordu prima di prucede per a stallazione di u driver.

  1. Cunnette u PC host à u connettore J17 nantu à u Kit di Control di Motor SmartFusion2 utilizendu u cable USB A à mini-B USB.
  2. Cunnette l'adattatore d'alimentazione à u kit è accende l'interruttore SW3.
  3. Open Device Manager di u PC host è selezziunate Dispositivu di input USB in Dispositivi di interfaccia umana, cum'è mostra in a figura seguente.
    Figura 3 • Device Manager
    Configurazione di u driver GUI
  4. Fate un clic right-click USB Input Device è selezziunate Pruprietà.
    Figura 4 • Installazione di u Driver USB - Apertura di a finestra di e Pruprietà
    Configurazione di u driver GUI
    A figura seguente mostra a finestra di e Pruprietà di u Dispositivu di Input USB.
  5. In a tabulazione Dettagli, selezziunate ID Hardware sottu Proprietà.
  6. Verificate chì u numeru VID hè 1514. Se no, andate à Step 3 è selezziunate un altru dispositivu è pruvate di novu.
    Figura 5 • Selezziunà u numeru VID Right in a Finestra di Pruprietà
    Configurazione di u driver GUI
  7. In a finestra di Device Manager, fate un clic right in u USB Input Device cù u numeru VID specificatu è selezziunate Update Driver Software, cum'è mostra in a figura seguente.
    Figura 6 • Actualizazione di u Software Driver
    Configurazione di u driver GUI
  8. Selezziunate Sfoglia u mo urdinatore per u software di u driver da a finestra Update Driver Software - USB Input Device.
    Figura 7 • Aggiornamentu di u Software Driver - Locate è Installa u Software Driver Manually
    Configurazione di u driver GUI
  9. Cliccate Permette di sceglie da una lista di cunduttori di u dispositivu in u mo urdinatore è cliccate Next cum'è mostra in a figura seguente.
    Figura 8 • Aggiornamentu di u Software Driver - Selezziunà a Locazione di u Driver
    Configurazione di u driver GUI
  10. Selezziunate MSCC_UsbHID è cliccate Next.
    Figura 9 • Selezzione di mudelli

    Configurazione di u driver GUI

  11. Cliccate Installa.
    Figura 10 • Windows Security Dialog

    Dopu a stallazione successu, a finestra seguente hè visualizata.
    Figura 11 • Missaghju Installazione successu

  12. Verificate i Dispositivi NI-VISA-USB in a finestra di Device Manager per assicurà chì u driver hè stallatu bè.
    Figura 12 • Verificazione di u Software Driver Installatu

Esecuzione di u Design Demo
I seguenti passi descrizanu cumu eseguisce u disignu demo:

  1. Dopu avè installatu a GUI, andate à u menu Start è selezziunate SF2 Dual Axis Motor Control GUI per apre a GUI cum'è mostra in a figura seguente.
    Figura 13 • Lanciamentu di u SmartFusion2 Dual-Axis Motor Control GUI
    Esecuzione di u Design Demo
  2. In u SmartFusion2 Motor Control GUI, selezziunate u dispositivu USB cù VID 0x1514 è PID 0x2015 (USB0::0x1514::0x2015..) da u USB DEVICE drop-down list.
    Figura 14 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Launch Window
    Esecuzione di u Design Demo
  3. Cliccate Cunnette. In una cunnessione riescita, u buttone Connect (evidenziatu in Figura 14, pagina 13) diventa verde.
    Eseguisce i Motori BLDC
    Aduprate l'opzioni GET è SET per mudificà o verificà a velocità di u mutore, u mutore ramp i paràmetri di u controller PI di ritmu, di corrente è di velocità, è i paràmetri PI di correzione d'angolo. Cliccate Configura per invucà a finestra di Configurazione di Parametri di Motore.
    Figura 15 • SmartFusion2 Motor Control GUI - BLDC Motor Screen
    Eseguisce i Motori BLDC
    Les paramètres du régulateur PI (valeurs Kp et Ki) peuvent être modifiés à l'aide de la fenêtre Configurer les paramètres du moteur montrée à la Figure 16, page 15.
    A finestra Configure Motor Parameters permette di cambià a constantità di u controller PI, u modu di startup, l'impostazione di soft stop, a soglia di Velocità di Loop Closed, Open Loop Current, è Vol.tage.
    Cliccando, Configurate Specifiche di Motore evidenziate in a figura seguente, si apre a finestra di Configurazione di Specifiche di Motore, chì permette di cambià i paràmetri listati.
    Figura 16 • Configuring Motor Parameters Window
    Eseguisce i Motori BLDC
    Figura 17 • Finestra di cunfigurazione di specificazioni di u mutore
    Eseguisce i Motori BLDC
    • Per mudificà un paràmetru, cambia u campu necessariu è cliccate SET.
    • Per verificà e dati in u hardware chì currisponde à ogni paràmetru, cliccate GET.
    • Per fà funziona u mutore, cliccate RUN è per fermà u mutore, cliccate STOP
  4. Cliccate Run All per eseguisce tutti i mutori è cliccate Stop All per piantà tutti i motori in funzione. Questi buttoni sò evidenziati in a figura seguente.
    In l'eventualità di un fallimentu, hè indicatu in l'indicatore sopra à u buttone Clear Fault. Per sguassà un errore, cliccate Clear Fault evidenziatu in a figura seguente.
    Figura 18 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Run or Stop All Motors
    Eseguisce i Motori BLDC
    Cliccate Motor Direction per stabilisce a direzzione di u mutore. Stu buttone indica ancu a direzzione attuale di u mutore.
  5. A GUI traccia automaticamente e forme d'onda quandu u mutore si mette in funzione. U plotting pò esse in pausa clicchendu u buttone di pausa evidenziatu in a figura seguente.
    Figura 19 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Start Plotting
    Eseguisce i Motori BLDC
  6. Cliccate Expand Plot Window per vede e forme d'onda di debug in una finestra separata cum'è mostra in a figura seguente. Aduprate a paleta grafica evidenziata in a figura seguente per espansione è analizà e forme d'onda.
    Figura 20 • Finestra Plot Waveforms
    Eseguisce i Motori BLDC
    Nota:
    A figura seguente mostra i plots currispondenti à l'assi di u mutore. Tutte e parcelle sò in per unità induve un valore di 65536 rapprisenta u valore nominale.
    Figura 21 • Plot Waveforms Finestra cù Opzioni
    Eseguisce i Motori BLDC
  7. Cliccate cù u dirittu nantu à u menu di trama per invucà e seguenti opzioni:
    a. Cliccate  accantu à ogni trama per utilizà l'opzioni dispunibili.
    b. Aduprate a paleta grafica evidenziata in a Figura 20, pagina 17 per muvimenti i cursori, zoom, o per panorà u display. A paleta grafica si prisenta cù e seguenti opzioni, in ordine da manca à diritta:
    • Strumentu di puntatore: Cambia u modu di cursore à u puntatore di basa
    • Zoom: Zoom in è fora di u display.
    • Strumentu Panning: Piglia a trama è si move intornu à u display.
  8. Cliccate Close Zoom view per chjude a finestra di forme d'onda.
  9. À view a velocità di u mutore nantu à un dialu di tachimetru, cliccate RPM è Current cum'è evidenziatu in a figura seguente.
    Figura 22 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Visualizà a velocità è u currente
    Eseguisce i Motori BLDC
  10. Cliccate Save Waveform per salvà a forma d'onda attuale in a GUI cum'è a.tdms file. A forma d'onda salvata pò esse ricaricata usendu l'opzione Load Waveform è caricate u .tdms file.
    Figura 23 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Saving and Loading Waveforms
    Eseguisce i Motori BLDC

Funziona di Motori Stepper
Stu disignu gestisce i motori stepper in Modu Continuu è Modu di Posizione:

Nota: U Modu Continuu hè sceltu per automaticamente.

Modu continuu
In u modu Cuntinuu, u mutore gira continuamente à a velocità stabilita da l'utilizatore. Cliccate Stop per piantà u mutore in funziunamentu.

  1. Cliccate Stepper per selezziunà u mutore stepper.
  2. Verificate chì l'opzione di modalità di velocità hè sceltu.
  3. Cliccate GET per vede i paràmetri attuali. Cliccate Configura per apre una lista di parametri configurabili.
    Figura 24 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Stepper Motor Window
    Modu continuu
  4. Cliccate Reset per resettate tutti i parametri stepper à i so valori predeterminati, è cliccate SET per inserisce questi valori in u sistema.
  5. Cliccate RUN per eseguisce u mutore cù i paràmetri attuali.
  6. Selezziunate u valore di risoluzione di u passu da u listinu a discesa Risoluzione di u passu.
  7. Inserite un valore di velocità trà 1 è 200 RPM in Speed ​​(RPM) è cliccate SET.
    Nota: Ùn hè necessariu di piantà u mutore per cambià a velocità di u mutore o a risoluzione di u passu.
    Nota: Per cambià a direzzione di u mutore, cliccate nantu à Motor Direction.
  8. Per aumentà u torque di u mutore, aumentate a riferenza attuale è cliccate SET.
    ATTENZIONE: Increasing the current scaling value increases the motor current and the motor gets heated if run for a long time.
  9. Cliccate STOP per piantà u mutore.

Modu di pusizioni

In u modu di Posizione, u mutore gira è si ferma secondu i passi di cumanda. Gira in a vitezza stabilita da l'utilizatore.

  1. Selezziunate l'opzione Modu di posizione è cliccate SET.
  2. Inserite a pusizione necessaria (assoluta) in Passi di Command.
    a. U mutore furnitu cù u kit hà un numeru di passu di 200 per difettu. Per fà u mutore per una rivoluzione, entre 200 in Passi di Command.
    b. Cliccate SET.
    c. Cliccate RUN. U mutore passa à traversu u numeru specificatu di passi.
    • In u modu di pusizioni, u mutore si move per un numeru fissu di passi dopu chì u mutore si ferma di rotà, ma ferma energizatu.
    • Per passà in una pusizione diversa, entre in a nova pusizione è cliccate SET.
    • Cliccate STOP per de-energize u mutore. Quandu u mutore hè disenergizatu, a pusizione attuale hè persa.
      Plotting parameters debug clicking Plot Waveforms, mostra Id PI output as plot 0, d-axis motor current (Id) as plot 1, the number of steps moved (step count) as plot 2, and the angle generated as plot 3. A figura seguente mostra a GUI in modu di pusizione.
      Figura 25 • SmartFusion2 Motor Control GUI - Stepper Motor in Mode Position
      Modu di pusizioni
      U mutore viaghja à a velocità stabilita da l'utilizatore in Speed ​​(RPM) attraversu u numeru di passi inseriti in Passi di Command cum'è mostra in a figura precedente.
  3. Cliccate Configura per apre a finestra di Configurazione di Parametri di Motor Stepper, cum'è mostra in a figura seguente.
    Figura 26 • Configure Stepper Motor Parameters Window
    Modu di pusizioni
  4. Cliccate STOP per piantà u mutore / de-energize u mutore.
  5. Cliccate EXIT per esce da a GUI SmartFusion2 Motor Control.

Registrate Funzione Dump

A funzione di dump di registru genera un csv file cù dati da esse programati in ogni registru FPGA, chì hè calculatu basatu annantu à l'inputs di cunfigurazione di u mutore.

  1. Cliccate l'icona marcata in a figura seguente per apre a finestra Register Dump.
    Figura 27 • Register Dump window
    Registrate Funzione Dump
  2. A figura seguente mostra a tabulazione BLDC di a finestra di dump di registru. U Salvà à File U buttone apre una finestra di dialogu per specificà u locu è u nome di u csv file. U csv generatu file cuntene solu i dati chì currispondenu à i blocchi BLDC.
    Figura 28 • Register Dump window-BLDC Tab
    Registrate Funzione Dump
  3. A figura seguente mostra a tabulazione Stepper di a finestra di dump di registru. U Salvà à File U buttone apre una finestra di dialogu per specificà u locu è u nome di u csv file. U csv generatu file cuntene solu i dati chì currispondenu à i blocchi stepper.
    Figura 29 • Register Dump window-Stepper Tab
    Registrate Funzione Dump
  4. A figura seguente mostra cum'èample csv file, chì cuntene dati calculati nantu à l'inputs furniti in a finestra di dump di registru.
    Figura 30 • Sample Csv File
    Sample Csv File

Appendice Parametri di Jumper

A tavula seguente lista i jumpers chì deve esse stallati nantu à a scheda SmartFusion2 Starter Kit.

Tabella 2 • Impostazioni di Jumper nantu à a Scheda di Starter Kit SmartFusion2

Jumper Funzione Impostazioni predefinite Notes
Alimentazione elettrica
J23 Fonte di energia SOM 1-3 Chjusu Forza à bordu à SOM
J22 JTAG Modu 3-4 Chjusu JTAG VPP à 3.3 V
J7, J13 Encoder - Selezzione Single Ended Apertu Da esse stabilitu per un codificatore unicu
J8 Encoder - Selezzione differenziale Apertu Da esse stabilitu per l'encoder differenziale
J19 Resistore shunt per a misurazione di a putenza Apertu Voltage pò esse misurata à traversu shunt
J11 Encoder Apertu Portu per cunnette l'encoder

A figura seguente mostra i Jumpers nantu à SmartFusion2 Starter Kit.

Figura 31 • Jumpers nantu à SmartFusion2 Starter Kit
Settings Jumper

Appendice Cunnessu i Terminali di u Motore

Cunnessioni di u Motore BLDC

I seguenti passi descrizanu cumu cunnette à u mutore BLDC:

  1. Identificà è isolà i Terminali di Motore BLDC (set di 3) è Terminal Sensor Hall (set di 5), cum'è mostra in a figura seguente. Sti terminali sò ligati inseme.
  2. Cunnette i terminali di u Motore BLDC à u plug à trè pin.
  3. Cunnette i terminali di u sensoru di Hall à a spina à cinque pin.
    Figura 32 • Schema di Wiring for Connectors Motor BLDC
    Schema di cablaggio

Cunnessioni di Motor Stepper

U mutore stepper hà quattru terminali. I terminali di u mutore di u mutore stepper deve esse cunnessi à u plug di quattru pin, cum'è mostra in a figura seguente.
Figura 33 • Schema di Wiring for Stepper Motor Connectors
Schema di cablaggio

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Documenti / Risorse

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