Las aplicaciones de control de motores de hoy exigen soluciones multieje y multifunción con resultados limitados. Considere un robot en una gran unidad de fabricación industrial automatizada (realizando una tarea en un ciclo) o incluso una cirugía médica asistida por robot: estos robots necesitarían un control preciso en todas las direcciones con resultados deterministas. De manera similar, los drones industriales de alta gama requieren giroscopios estables y una confiabilidad mecánica mejorada combinada con las capacidades de cálculo de alta velocidad de un DSP.
En escenarios más críticos, como un implante médico como un dispositivo de asistencia ventricular (para ayudar a que un corazón bombee mejor), además de la precisión y el determinismo, la robustez y la confiabilidad son imprescindibles ya que no hay tolerancia a fallas. Los motores eléctricos también realizan funciones críticas, como el control de posición, los mecanismos de despliegue, el control de válvulas de mariposa y de movimiento en vehículos espaciales. Los actuadores de ala mantienen la eficiencia del combustible en aviones a velocidades más bajas, generalmente después del despegue o cuando se preparan para aterrizar.
Estas aplicaciones requieren una larga vida útil, alta confiabilidad y seguridad, bajo alto vacío, radiación y entornos operativos variables. Siempre existe la necesidad perpetua de reducir los costos del sistema: tener un único hardware multiprotocolo en red que integre periféricos digitales con un núcleo de procesador.
Los FPGA ofrecen numerosas ventajas sobre los ASIC, siendo la más obvia la computación paralela determinista con reconfigurabilidad de campo. Pueden implementar funciones lógicas complejas que admiten múltiples implementaciones y revisiones del sistema. Nuestros FPGA son únicos porque están hechos de memoria flash no volátil. Esta tecnología de encendido instantáneo les permite consumir entre un 30 y un 50 por ciento menos de energía que los FPGA de la competencia.
Ofrecen inmunidad a la radiación y características de seguridad únicas, como prevención de sobreconstrucción y clonación, diseño de protección IP, comunicaciones de datos seguras y capacidades antimanipulación. Específicamente, en el contexto del control de motores, nuestros FPGA desempeñan un papel importante en la resolución de los complejos desafíos que enfrentan las aplicaciones de hoy en día al ofrecer baja potencia, baja latencia, alta precisión, determinismo y escalabilidad.
Diseñar un nuevo controlador de motor basado en hardware desde cero para un FPGA, utilizando Verilog/VHDL, puede llevar mucho tiempo. Por lo general, un ingeniero ya tiene un controlador de motor en funcionamiento diseñado en C/C++. En esta situación, la solución ideal es convertir automáticamente el código de software C++ existente en una implementación de hardware equivalente, apuntando a un Microchip PolarFire FPGA. Esto es fácil gracias a la herramienta Smart High-Level Synthesis (SmartHLS™) y al entorno de desarrollo integrado, que puede compilar software C++ en un bloque de hardware dirigido a un FPGA de Microchip.
La síntesis de alto nivel le permite tomar C++ como entrada y generar Verilog como salida. Por lo general, marca la función de C++ de nivel superior que HLS generará en un núcleo de IP de hardware equivalente. Puede describir su algoritmo en la función C++ de nivel superior. Luego, utiliza pragmas HLS y la biblioteca C++ HLS para describir interfaces de hardware estándar como AXI, AXI-stream o interfaces de memoria. Un beneficio convincente de HLS es que le brinda un nivel significativo de abstracción con C ++ sobre diseños RTL y productividad mejorada, para el diseño de hardware y el tiempo de verificación. Utilice HLS para la exploración de la arquitectura, ya que la herramienta puede agregar o eliminar fácilmente registros de canalización para lograr la frecuencia objetivo especificada por el usuario.
Fuente:
https://www.microchip.com/en-us/about/blog/technology-101/how-microchip-fpgas-can-improve-productivity-in-motor-control-applications
