“软核”硬做-ODrive(FPGA版本)

“软核”硬做-ODrive(FPGA版本)

之前稚晖君做了一个《机器人的心脏--超迷你FOC矢量控制驱动器》，B站链接：

❝https://www.bilibili.com/video/BV11V41127pq?spm_id_from=333.999.0.0

核心CPU是XX32FXXX,在工业控制领域其实FPGA占比也很大，所以能不能用FPGA做一个ODrive呢？答案是肯定的。

介绍

该项目旨在以低廉的价格准确地驱动无刷电机。目的是使在高性能机器人项目中使用廉价的无刷电机成为可能。

主要规格

• 控制两个电机。
• 提供 24V 和 48V 版本。
• 每个电机的峰值电流 120A。
• 持续电流取决于散热情况。
• 用于任意精确运动的编码器反馈。
• 支持两种制动模式：

制动电阻。

再生制动。

• 可选使用电池，意味着只需适度的电源即可实现非常高的峰值功率输出。
• 开源：硬件、软件
• 控制模式

Goto（带轨迹规划的位置控制）

位置命令

速度指令

扭矩指令

接口

• USB——自定义协议，开源

PC、树莓派等

• 步进/方向——现有的运动控制器
• UART—— Arduino（带库）、mBed等。

• 伺服 PWM/PPM——RC 接收器、Arduino 等。

• CAN -- 基本自定义协议
• 一些通用数字和模拟引脚

硬件介绍

原理图和PCB使用AD绘制，开源链接：

❝https://github.com/madcowswe/ODriveHardware/tree/master/v2

原理图TOP：

核心器件：

• FPGA：10M08SAE144
• 电源：AP1117E33G-13、LM3490IM5-12/NOPB 这是给FPGA供电的，不需要太大电流
• MOS：NTMFS4937NT1G

PCB欣赏：

版本勘误表：

• 编码器（M0、M1）的丝印标签是相反的。
• 在设计后置放大器滤波器时没有考虑电流放大器的输出阻抗。因此，响应比设计慢约 5 倍。因此，最大允许调制指数约为 50%。

固件

代码地址：

❝https://github.com/madcowswe/ODriveFPGA

EDA工具是QUARTUS_VERSION 13.1 ，整体逻辑不是很复杂。

官方网址：

https://odriverobotics.com/