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申请/专利权人：上海宇航系统工程研究所

摘要：本发明提供了一种FPGA器件数传天线驱动控制系统，包括：通讯接口芯片、FPGA芯片、PROM芯片、LDO电源电路；通讯接口芯片用于根据姿轨控计算机传输的控制指令，将差分信号转换为串行信号后发送给FPGA芯片；FPGA芯片用于对串行信号进行解析，并将轴角转换电路采集到的当前角度与目标角度进行比较后，采用PID控制器进行位置闭环处理，输出包含速度和方向信息的PWM细分驱动脉冲给H桥电机驱动电路；FPGA芯片还以串行方式从PROM芯片中获取配置数据，执行程序加载任务。从而能够使用单片FPGA完成天线PID闭环控制功能，避免使用CPU，降低了电路的复杂度，节约产品的体积和重量，满足小型化、轻量化要求。

主权项：1.一种FPGA器件数传天线驱动控制系统，其特征在于，包括：通讯接口芯片、FPGA芯片、PROM芯片、LDO电源电路；其中：所述通讯接口芯片，用于根据姿轨控计算机传输的控制指令，将差分信号转换为串行信号后发送给所述FPGA芯片；所述FPGA芯片，用于对串行信号进行解析，并将轴角转换电路采集到的当前角度与目标角度进行比较后，采用PID控制器进行位置闭环处理，输出包含速度和方向信息的PWM细分驱动脉冲；所述PWM细分驱动脉冲用于指示H桥电机驱动电路执行数传天线的目标位置曲线跟踪任务；所述FPGA芯片，还以串行方式从所述PROM芯片中获取配置数据，执行程序加载任务；所述LDO电源电路，用于分别向所述FPGA芯片、所述PROM芯片提供电能；所述FPGA芯片采用抗辐照30万门单粒子加固FPGA的BQVR300RH；所述FPGA芯片的内部逻辑功能模块自上而下包括：顶层模块、RS422通讯及处理模块、旋变角度采集及处理模块、控制寄存器模块、位置闭环控制模块、细分驱动PWM生成模块、插补模块；其中：所述RS422通讯及处理模块，用于根据串口通讯协议，通过RS422串口接收位置指令，以及发送遥测数据，并将解析译码后的指令下发至所述旋变角度采集及处理模块和所述控制寄存器模块；所述控制寄存器模块，用于对所述RS422通讯及处理模块下发的指令进行解码，并将设置的参数下发至所述位置闭环控制模块；所述位置闭环控制模块，用于根据所述控制寄存器模块给定的位置和所述旋变角度采集及处理模块反馈的位置进行PID闭环控制，使得H桥电机驱动电路能够驱动电机到达给定的位置；所述顶层模块，用于对系统与外部信号的接口进行定义、连接；对系统内部各模块之间的信号互连进行处理，完成FPGA芯片对外所有管脚定义和内部状态定义；所述旋变角度采集及处理模块，用于接收旋变角度采集电路的16位并行数字量，为位置闭环控制模块提供电机的实际角度信息；所述插补模块，用于根据时间差和角度差，按照匀速运动，预测一个控制周期之后到达的角度；所述细分驱动PWM生成模块，用于根据所述位置闭环控制模块输出的细分驱动pwm值与载波计数的值进行比较，得到占空比信息，并按照所述占空比信息生成脉冲后输出至H桥电机驱动电路；所述LDO电源电路输出三种不同规格的电源电压，分别为1.8V、2.5V、3.3V；其中：2.5V作为所述FPGA芯片的核电源，3.3V作为所述FPGA芯片的IO电源；3.3V作为所述PROM芯片的内部逻辑和输入缓存器电源，1.8V作为所述PROM芯片的输出缓存器电源；所述FPGA芯片采取slave-serial模式读取所述PROM芯片的串行配置数据；所述PROM芯片采用深圳国微的SM9A86-8MS型8Mbits抗辐照串行PROM，且所述PROM芯片采用反熔丝结构存储单元。

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