智能驅動器以及許多汽車和 ISM 廠商正面臨著滿足新的市場需求和不斷發展的標準要求所帶來的重重挑戰。在現代工業和汽車應用中，電機必須具有高效、低噪聲、速度范圍寬、可靠性高、成本合理等特性。在當今工廠里，電機驅動型設備占總耗電量的三分之二，因此開發能效更高的系統勢在必行。由于在許多情況下驅動器只是大規模工藝的一個組件，因此互操作性也是一項關鍵的設計要求。而影響這種要求的關鍵因素是工業網絡協議的寬度（即現場總線）和相關器件特性，因為它們用來標準化驅動器在網絡中的表達。現場總線（比如 CAN 和 Profibus）自身千差萬別，雖然都屬于現場總線，但是實際上并不具有互換性。為了降低成本和改善工業控制器之間的通信，現場總線提供商已經開發出了基于以太網的工業網絡解決方案和數種新的協議，比如 EtherCAT 和 Profinet 等。除此之外，EtherNET I/P 也在近年來開始大行其道。不過，這些都是自成體系的技術，迫使制造商不得不支持所有的提供商。

　　賽靈思設計服務部 （XDS） 已經為 ISM 領域的一家主要廠商開發出了一款基于 FPGA、支持CANopen 和 EtherCAT 接口的電機控制平臺原型來解決這些問題。賽靈思設計服務部的工作是設計并實現一個功能齊備的模塊化系統，以便在客戶的新一代智能驅動器中重用。通過在模塊化系統架構中集成賽靈思 Spartan-6 FPGA SP605 評估套件基礎目標設計平臺以及第三方 IP 核，提供先進的電機控制算法和工業網絡支持，實現了一款高效、可擴展的設計方案。

　　1 選擇 FPGA 的原因

　　客戶現有的基于微控制器的解決方案不能提供客戶最迫切需要的：一種可擴展平臺。基于Spartan-6 FPGA 的智能驅動控制系統在單芯片上集成了所有必要的可擴展性、邏輯和計算功能，在降低成本的同時還能避免過時。該平臺可以進行多年的升級，以滿足最新工業網絡標準的要求并使用最高效的電機控制算法。此外，由于 FPGA 的可重編程特性，因此可以根據客戶的特定要求對單個基礎電機控制系統進行定制，從而輕松地與現有工業網絡集成。簡言之，Spartan-6 FPGA 能夠滿足工業領域所有的嚴格要求。

　　賽靈思目標設計平臺提供了一套開箱即用的高健碩性、高集成度、業經測試的元件，對就像我們的客戶這樣的 FPGA 系統設計新手來說，是一個理想的起點。您可以通過向基礎平臺添加領域專用和市場專用平臺解決方案，讓最終設計在更大程度上實現自動化。這些目標參考設計演示了真實世界 FPGA 實現的構想，讓客戶集成精力進行最終產品差異化特性的設計與開發，從而縮短學習時間。

　　我們的解決方案完美組合了 Spartan-6 SP605評估套件和第三方解決方案，其中包括 QdeSys 公司提供的 NetMot FMC 板，以及德國博世公司 （Bosch） 和倍福公司 （Beckhoff） 提供的工業網絡 IP 核。這樣不僅目標系統所有的基礎構建塊一開始就可以到位，而且我們無需定制FPGA 開發板就可以進行原型開發，從而讓客戶以最低的成本驗證該新平臺的可行性。為了進一步加快產品上市進程，減少初次 FPGA 系統設計的風險，客戶要求我們不僅要交付原型，還要為在其新一代智能驅動器中使用 FPGA 提供支持。

　　最終，客戶的工程師和管理人員都從該方案受益匪淺。工程師在賽靈思設計服務部精選的最佳實踐方式的基礎上，更快地掌握了基于 FPGA 的設計，而管理人員則縮短了產品交付時間，并降低了業務風險。

　　2 智能驅動控制系統原型

　　賽靈思設計服務部的產品組合覆蓋了整個 FPGA 設計開發周期，從規范創建到編碼、驗證、時序收斂和系統集成。集多年嵌入式處理器系統和軟件應用設計經驗之大成，加上集成第三方 IP 核的能力、優秀的項目管理實踐和全面認證的 ISO9001 開發流程，賽靈思設計服務部能夠在客戶的產品開發周期早期交付智能驅動控制系統原型。在此基礎上開發出的定制目標設計平臺能夠讓客戶的工程師熟知 FPGA 設計流程，在新一代產品中優化該技術的功能。

　　該智能驅動控制系統原型的主要組件的詳細情況，請參看圖 1。