現(xiàn)場可編程門陣列FPGA（FieldProgrammable Gate Array）是Xilinx公司于1984年首次開發(fā)的通用用戶可編程設(shè)備。FPGA不僅具有門陣列設(shè)備的高度集成性和多功能性，而且具有用戶可編程邏輯設(shè)備的靈活性。
FPGA由可編程邏輯單元陣列，布線資源和可編程I / O單元陣列組成。 FPGA包含豐富的邏輯門，寄存器和I / O資源。 單個FPGA芯片可以實現(xiàn)由數(shù)百個甚至更多標準數(shù)字集成電路實現(xiàn)的系統(tǒng)。
FPGA具有靈活的結(jié)構(gòu)，其邏輯單元，可編程的內(nèi)部布線和I / O單元可以由用戶編程，從而可以實現(xiàn)任何邏輯功能以滿足各種設(shè)計要求。 它的快速，低功耗和強大的多功能性特別適合于復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計。 使用FPGA還可以實現(xiàn)動態(tài)配置，在線系統(tǒng)重新配置（可以在系統(tǒng)運行的不同時刻根據(jù)需要更改電路的功能，從而使系統(tǒng)具有各種與空間或時間相關(guān)的任務(wù)），硬件軟化， 軟件強化和其他功能。
鑒于高頻拉力疲勞試驗機控制器的控制規(guī)模較大，功能復(fù)雜，在開發(fā)過程中，在傳統(tǒng)試驗機控制器的基礎(chǔ)上，結(jié)合了FPGA技術(shù)和微機技術(shù) 為了全面提高控制器系統(tǒng)的性能，提高了整機的工作效率，控制精度和電氣系統(tǒng)的可靠性，操作方便，不乏技術(shù)進步。
2控制器的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，下部計算機是整個高頻拉力疲勞試驗機控制器的核心。 它用于生成控制信號和數(shù)據(jù)，以控制測試機，處理反饋信號并與主機進行通信。 其控制功能的強度也直接影響整個控制器的性能。 圖中的波形發(fā)生器用于激勵和保持電磁激勵器的振動。 此處，波形發(fā)生器應(yīng)輸出正弦波。
3系統(tǒng)采取的技術(shù)路線
在實現(xiàn)技術(shù)參數(shù)和功能要求的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)根據(jù)當前的微機和FPGA等微電子技術(shù)采用了以下主要技術(shù)路線：
（1）下位計算機是系統(tǒng)控制的核心。 由于該系統(tǒng)的控制規(guī)模相對復(fù)雜，控制對象具有某些特殊特性（例如高頻，高負載等），并且涉及到控制電動機，因此，考慮使用傳統(tǒng)的8位機，而不是使用 使用相對更強大的功能和速度。 更快的16位計算機-87C196系列。
（2）勵磁機要求輸入波形為正弦波，測試頻率范圍為80?250Hz。 此外，系統(tǒng)應(yīng)能夠執(zhí)行掃描頻率測試。 在掃頻測試中，系統(tǒng)以1 Hz為步長掃描頻率（粗調(diào)），然后基于粗調(diào)進行微調(diào)（以0.1 Hz為步長）以確定系統(tǒng)的共振點。 可以看出，能夠產(chǎn)生精度為0.1 Hz的波形的電路模塊是整個系統(tǒng)設(shè)計中非常關(guān)鍵的部分，也是設(shè)計難題之一。 如果通過單片機或其他專用芯片，則該部分無法實現(xiàn)或很難實現(xiàn)。 該系統(tǒng)使用FPGA作為波形發(fā)生器，如圖1中的虛線框所示。其優(yōu)點是：高速（通常芯片頻率至少為幾十兆字節(jié)，甚至幾百兆字節(jié)）并且可以滿足上述要求。 提到的精度要求； 用數(shù)字電路實現(xiàn)，抗干擾性好。 它還可以將其他邏輯電路集成到芯片中，節(jié)省許多分立元件，還可以減小體積； 可以根據(jù)需要更改波形。
（3）直流調(diào)速是通過電壓變換實現(xiàn)的，而電壓變換是通過使用晶閘管的可控整流器實現(xiàn)的。 單片機將可變電壓輸出到移相觸發(fā)器，觸發(fā)器將可控導(dǎo)通角輸出到可控整流器，實現(xiàn)電動機速度的調(diào)節(jié)。 有利于提高系統(tǒng)的可靠性。
（4）系統(tǒng)的一些重要信號由數(shù)字濾波器濾波，該數(shù)字濾波器由FPGA實現(xiàn)。 與軟件濾波相比，該方法有利于提高信號的濾波效果，大大提高了濾波速度。
4模塊設(shè)計的一部分
FPGA部分可以分為兩個模塊，其中正弦波發(fā)生器模塊可以細分為幾個小模塊，如圖2所示。 ] 4.1鎖存器設(shè)計
鎖存器用于鎖存和穩(wěn)定FPGA中單片機發(fā)送的頻率數(shù)據(jù)。 可以使用片上鎖存器資源（或觸發(fā)器）來構(gòu)造它。
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