FPGA et roues codeuses : Différence entre versions
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Version du 14 avril 2014 à 21:29
Work In Progress
Cette page est en cours de rédaction et le restera tout le long du projet. Elle sera mise à jour régulièrement (lors des séances de travail).
La version finale sera disponible le 16 avr. 2014.
Présentation
Aperçu
Le sujet propose de réaliser un système simple sur cible FPGA permettant de :
- Lire et décoder une ou plusieurs roues codeuses ;
- Asservir un ou plusieurs moteurs, soit pas-à-pas soir à courant continu.
La cible visée sera un FPGA de chez Xilinx (carte de développement). En parallèle, une carte d'interface de puissance sera réalisée (interface entre FPGA et moteurs).
Cahier des charges étendu
Description
Ce projet s'inscrit dans le cadre de la réalisation d'un robot mobile autonome, capable de se déplacer avec précision grâce au retour de ses capteurs. La propulsion du robot est effectuée par deux moteurs à courant-continu, chacun couplé à une roue motrice tandis que le retour sur le déplacement est lui obtenu par deux codeurs à quadratures de phases couplés à des roues de mesures. Il est aussi possible de récupérer l'information de vitesse des moteurs grâce à des dynamos tachymétriques ou par le biais d'autres codeurs à quadratures de phases directement couplés au moteur.
Pour approcher ce fonctionnement, on travaillera initialement sur un seul codeur et un seul moteur. L'objectif est d'interpréter les signaux en quadratures de phases avec un FPGA et d'effectuer à partir de cette information un asservissement en vitesse du moteur.
Si ce fonctionnement de base est obtenu suffisamment tôt, des améliorations sont envisageables, comme par exemple :
- Commande et mesure pour plusieurs moteurs et codeurs ;
- Pilotage du FPGA par un protocole de communication (série, CAN, I2C, à déterminer …) ;
- Asservissement polaire (cas d'un déplacement de robot) ;
- Calcul d'odométrie.
La liste est non exhaustive.
Travail à réaliser
- FPGA :
- Récupération des signaux codeurs ;
- Interprétation des signaux et comptage ;
- Écriture de la mesure sur un bus ;
- Lecture de la consigne d'asservissement ;
- Asservissement et génération de la consigne moteur.
- Électronique de puissance :
- Carte de conversion consigne (signaux logiques) en commande (tension avec puissance) ;
- Éventuelle protection en tension et en courant de la carte.
Caractéristiques
Les moteurs utilisés peuvent être de deux types différents :
- Graupner Speed 720 BB Torque.
Alimenté en 0-12V avec des courants max de 3A et des courants moyens de 750mA.
- Faulhaber 3557K024CS.
Alimenté en 0-24V avec des courants max de 1,1A et des courants moyens de 65mA.
Ces deux types de moteurs représentent des cas très usités, il conviendra donc d'avoir une carte de puissance permettant d'assumer ces deux configurations.
Suivi des séances
Semaine 1 (5/02)
Élaboration du cahier des charges étendu. Réflexion sur les différentes étapes à réaliser pour arriver au bout du projet.
Planning provisoire
Semaine 2 (12/02)
Codage d'un module de génération de PWM (Pulse Width Modulation) afin de pouvoir contrôler les moteurs au travers de la carte de puissance. Ce module est paramétré par une valeur codée sur 1 octet (entre 0 et 255) qui permet de changer la valeur du rapport cyclique.
- Si on a 0, rapport cyclique = 0% , sortie = 0V (état bas)
- Si on a 127, rapport cyclique = 50% , sortie = 50% état haut et 50% état bas
- Si on a 255, rapport cyclique = 100%, sortie = 3V3 (état haut)
Semaine 3 (19/02)
Fin du codage de la PWM.
//Image venant de l'analyseur logique
Dans le cadre du projet et du développement du robot de la coupe de France 2014, nous avons besoin d'un module de communication série afin de pourvoir avoir un dialogue entre le FPGA et d'autres contrôleurs (Raspberry Pi, beagleBone...).
Dans un premier temps nous cherchons une IP(Intellectual Property) de communication serie RS232. Et nous testons les différents modules trouvés.
Semaine 4 (26/02)
Test de différents modules mais les résultats ne sont pas concluants. Les IP trouvées sont des très lourds et difficiles à mettre en place. Pour les besoins de notre projet nous avons voulons un programme assez simple qui fais juste une communication RS232 sans correction d'erreurs. C'est pourquoi nous décidons de coder nous même le module.
Semaine 5 (05/03)
Début du codage de la partie réception du module série. Celui-ci sera composé de trois fichiers :
- le fichier de réception série : serial_rx
- le fichier d'envoi série : serial_tx
- le fichier de gestion des deux autres fichiers : serial_module, c'est le fichier principal du module, c'est dans celui-là que l'on va instancier dans deux composants serial_rx et serial_tx.
