基于FPGA的toyo滑台设计

基于FPGA的toyo滑台设计

近年来，3D打印机风潮席卷全球，小到机械零件，大到房屋建筑，都可以通过3D打印机完成。3D打印机以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体。受3D打印机工作方式的启发，toyo公司以FPGA为控制芯片，以步进电机为驱动电机，完成一个通过算法绘制图像的toyo滑台设计。

一、系统总体设计

toyo滑台系统包括电机控制和路径规划两部分，根据驱动板与电机参数产生的相应脉冲控制电机。电机运行的轨迹分为直线和曲线两种，在给定坐标点的情况下，通过逐点比较插补法进行路径规划，完成指定图像绘制。

二、FPGA对步进电机的控制

toyo滑台设计采用常用计算机的光驱步进电机，即两相四线步进电机，易于控制且工作性能稳定。电机驱动板采用带有A4988芯片的带转换器和过流保护的DMOS微步驱动器，该产品可在全、半、1/4、1/8及1/16步进模式时操作双级步进电机。toyo滑台的转换器是A4988易于实施的关键，只要在“步进”输入中输入下一个脉冲，即可驱动步进电机产生微步，故FPGA只需向驱动板输入连续脉冲即可。设定toyo滑台步进电机转动一圈的时间为0.8 s，由于提供的FPGA晶振为50 MHz，故只需做一个6×105分频的分频电路即可，在此不再赘述。

toyo滑台是一种集FPGA、步进电机和滑台导轨为一体的图像绘制方案。它将两相四线步进电机和由亚克力材质制定的小型电机支架作为硬件支撑。为完成二维平面上的作业，toyo滑台设计包括还两个平面内移动的步进电机，一个电机带动绘图使用的铅笔，另一个电机带动载有放置纸张的平台，两个电机同时工作，使铅笔在纸张上完成绘制。由FPGA通过驱动板给两个电机输入设定脉冲以控制步进电机，同时运用逐点比较插补法对路径进行规划。