在机电一体化操控体系中，直流电机常用于操控体系的执行器，是电机操控的重要部分，能依照处理器指令驱动电机作业完结电机操控。现在直流电机PWM(pulse width modulation，脉宽调制)驱动操控办法运用最为广泛。
2 直流电动机的PWM操控原理
直流电动机具有杰出的线性调速特性，操控功用简略,效率高及动态特性优异，因而是大多数调速操控电动机的最佳挑选。一般直流电机的操控信号包含脉宽调制(PWM)、方向(Dir)和刹车(Brake)信号。而PWM脉宽调制可视为速度信号，经过改动PWM信号的占空比来操控电动机电压，方向信号操控电动机转向，刹车信号操控电动机启停。
由图1看出，PWM调速时，改动占空比有三种办法。
(1)定宽调频法：坚持t1不变，只改动t2，这样使周期T(或频率)也随之改动。
(2)调频调宽法：坚持t1不变，改动t2，这样使周期T(或频率)也随之改动。
(3)定频调宽法：周期T(或频率)坚持不变，一起改动t1和t2。
在CPLD规划中，输入不同的周期和占空比可挑选相应改动占空比办法，然后完结PWM调速。
3 体系规划
一些新式单片机具有PWM功用,能按要求主动输出PWM信号，但笔者研发的依据PCI总线的机电一体化产品操控体系,MCU与电机驱动器经过PCI总线完结通讯,其体系结构图如图2所示,图3为MCU模块与功率模块衔接图。
MCU与其他模块间的通讯都是经过PCI总线完结的，而电机作业期间功率模块上的电机驱动器需求接二连三的PWM信号。假如运用MCU发送PWM信号则需长期占用PCI总线，导致在驱动电机期间MCU无法与其他模块通讯。因而，选用CPLD完结数字操控PWM信号。
3．1 CPLD功用规划
体系规划时考虑到有用和本钱等要素，选用Altera公司FLEX6000系列CPLD EPF6010ATC100-1。EPF6010ATC100-1是专为大容量规划的一种低本钱可编程交织式门阵列,共有16 000个可用门,1320个逻辑单元，117个I／O引脚，每个I／O引脚都有独立的三态输出使能操控。该器材选用OPEFLEX结构，选用最小的封装尺度并具有高性能和高布线率。器材的根本组成是逻辑单元(LE)。每个逻辑单元由一个4输入查找表、一个寄存器以及作为进位链和级连链功用的专用通道。每10个逻辑单元组成一个逻辑阵列块(LAB)，并选用SRAM结构,可经过外部EEPROM或操控器完结在线装备,便于规划者在规划初期以及规划测验过程中对规划灵敏修正，一起也能够经过在线重新装备改动其内部功用。图4为发生PWM信号的CPLD电路衔接图。
CPLD功用规划思路：对电机操控时，MCU将一个16位数据写入CPLD器材的寄存器，CPLD则依照不同的数据发生相应的PWM波形。16位数据的分配如图5所示。
EPF6010ATC100-1的输入信号共有16个数据信号(LD[15：0])和4个操控信号(CLK、BLAST、CS和RESET),16个数据信号用于接纳：MCU模块发送的16位数据字。4个操控信号中，CLK为CPLD作业的时钟信号，频率可高达40 MHz，用于计数并发生精确的PWM占空比：BLAST为状况信号,低电平时表明处于数据期，此刻将数据读入寄存器，等候BLAST上升沿，即该次数据拜访完毕后宣布PWM信号：CS信号用于片选CPLD器材：RESET则用于对CPLD器材复位，复位后，6个输出引脚均为高阻态。
本体系规划选用的电动机PWM操控体系是双极性可逆体系,双极性驱动是指一个PWM周期中，作用于电枢两头的脉冲电压正负替换：可逆体系是指电动机能够正反两个方向旋转,因而选用两个引脚发生PWM信号来操控电机的正回转。P1．0和P1．1、P2．0和P2．1、P3．0和P3．1设置为三组PWM信号通道，当P1．0发生PWM波形时P1．1为低电平，此刻电机正转，反之电机回转，并经过LD15操控电机作业方向。为了简化程序规划和以节约本钱,依据实际需求，规划该三组通道不一起发生PWM信号，同一时间只发生一组PWM信号，经过LD[14：13]挑选详细通道发生的PWM信号；LD[12：6]用于给定PWM信号的占空比；LD[5：0]用于给定PWM信号频率，规模为1 kHz～63 kHz，能满意驱动电机需求。假如需求改动PWM信号的占空比、频率、方向或替换PWM通道，只需再发送一个16位数据即可足要求。
3．2 CPLD开发东西
Altera公司开发的Quartus II软件为可编程片上体系(SOPC)规划供给了一个东西完全、功用强大的规划环境。Quartus II软件可完结规划输入、归纳、布局布线、时序剖析、仿真和编程等功用。依据需求选用CPLD器材系列,选用Veilog HDL言语输入办法编写操控组合逻辑代码和测验鼓励代码，使用Quartus II软件自带的东西剖析归纳代码,并进行布局布线、资源分配以及时序剖析和波形仿真。Quartus II还为第三方EDA东西软件供给了友爱接口，可直接在Quartus II中调用Modelsim软件进行前期的功用仿真和布局布线后的时序仿真。
4 完毕语
使用CPLD技能完结了逻辑和时序的操控,简化了硬件电路规划。依据CPLD的可编程特色，能够在不改动硬件电路全体结构的情况下对规划电路进行改造、晋级以及保护：而且减少了软件程序的操作指令，简化了体系结构，提高了数据处理和读取速度。
依据CPLD的PWM操控器电路结构简略，规划便利，简化了外部线路规划，节约了PCB板空间：处理了机电一体化开发平台中MCU模块与功率模块依据PCI总线的通讯，而且规划发生占空比和频率规模可调的PWM信号能满意直流电机的要求,适用于主动操控和电力电子范畴。
