一、原理
（一）实现步骤：
确定加速参数：包括起始频率、最大频率、加速时间（或加速段步数）等。
生成正弦加速曲线：在加速过程中，我们期望频率按照正弦曲线从起始频率增加到最大频率。注意，这里我们通常使用正弦曲线的一半（0到π/2）或者一个完整的周期（0到π）来作为加速曲线，具体取决于需求。
使用FPGA生成步进电机脉冲：根据当前频率输出脉冲，同时按照一定的时间间隔更新频率值，使得频率遵循正弦加速曲线。
（二）具体实现：
假设我们使用0到π/2的正弦曲线来加速，那么频率的变化可以表示为：
f(t) = f0 + (f_max - f0) * sin(π/2 * t / T)
其中，f0是起始频率，f_max是最大频率，T是加速总时间，t是当前时间。
但是，在数字系统中，我们通常使用离散的时间点，因此我们可以将加速过程分为N个步骤，每个步骤的时间为Δt，那么第n个步骤的频率为：
f(n) = f0 + (f_max - f0) * sin(π/2 * n / N)
然而，步进电机的控制是通过脉冲周期（或频率）来控制的，所以我们实际上需要控制每个脉冲的周期。因此，我们可以将加速过程分为M个脉冲，每个脉冲的周期随着正弦曲线变化。
另一种方法是：我们并不每个脉冲都改变频率，而是将加速过程分为多个阶段，每个阶段内输出一定数量的脉冲，且每个阶段的频率按照正弦曲线变化。
但是，为了更精细的控制，我们可以每个脉冲都更新频率（即每个脉冲的周期都不同）。这样，我们需要一个实时计算正弦函数的能力，或者预先计算好正弦表（Sine Table）存储在FPGA的ROM中。
（三）步骤：
预先计算正弦表：将0到π/2的正弦函数离散化，存储在一个ROM中。例如，将0到π/2分为1024个点，计算每个点的正弦值。
确定加速过程中的频率变化范围：起始频率f0和最大频率f_max，以及加速过程的总步数（即脉冲数）M。
每个脉冲周期T(n) = 1 / f(n) = 1 / [ f0 + (f_max - f0) * sin(π/2 * n / M) ]
但是，由于我们使用正弦表，索引index = n * (表大小-1) / M，然后查表得到正弦值，再计算频率。
然而，在FPGA中，我们通常使用计数器来生成脉冲。具体来说，我们可以使用一个计数器，其计数上限由当前频率决定。例如，我们有一个基准时钟clk，频率为f_clk，那么生成脉冲的频率f_out = f_clk / (count_max)。因此，count_max = f_clk / (f_out)。
所以，我们需要根据当前频率f(n)计算count_max(n) = f_clk / (f(n))。
但是，由于f(n)是变化的，且我们使用正弦曲线，所以count_max(n) = f_clk / ( [f0 + (f_max - f0) * sin(π/2 * n / M)])
（四）实现结构：
状态机：控制加速、匀速、减速等状态。
脉冲生成：使用一个计数器，当计数达到count_max时，翻转脉冲信号，并重新加载计数器。同时，在每次脉冲后更新频率（即更新count_max值）。
频率更新：在加速状态下，每产生一个脉冲，就更新一次频率。我们使用一个相位累加器（或者步进计数器）n，从0到M-1，然后通过查表得到当前的正弦值，计算出当前的频率，再转换为count_max。
注意：由于正弦函数在0到π/2是单调递增的，所以加速过程是平滑的。
步骤：
在空闲状态，等待start信号。
进入加速状态后，每产生一个脉冲，step_counter加1，直到达到M。
每个脉冲后，根据step_counter计算当前在正弦表中的位置，查表得到正弦值，然后计算当前频率，再转换为count_max。
脉冲生成：pulse_counter从0计数到current_count_max，然后输出一个脉冲，并重置pulse_counter，同时更新频率（即更新current_count_max）。
注意：由于计算频率和count_max涉及除法和乘法，可能需要使用FPGA内的DSP资源，或者采用近似计算。
另一种简化方法：预先计算count_max表，存储在ROM中，这样就不需要实时计算。
这里我们采用实时计算，但为了简化，我们可以假设f0和f_max的值是固定的，并且M也是固定的，这样我们可以预先计算好count_max表，存储在ROM中。这样在加速过程中，我们只需要根据step_counter从ROM中读取count_max值即可。
考虑到灵活性，我们也可以使用实时计算，但这样会消耗较多的逻辑资源。
这里我们给出一个使用预计算ROM的方法：
步骤：
使用MATLAB或其他工具计算count_max表，并生成ROM初始化文件（.coe或.mif）。
在FPGA中实例化一个ROM，深度为M，宽度为count_max值的位宽。
在加速过程中，step_counter作为ROM的地址，读取count_max值。
这种方法的好处是节省了实时计算所需的逻辑资源，而且速度更快。
二、FPGA实现
verilog加速过程核心代码如下：
cpp
always@(posedge clk)
begin
if (rst)
begin
state <= IDLE;
cnt_prt <= 0;
romen <= 0;
romaddr <= 14'd16383;
addrswfg_up <= 0;
end
else
begin
case(state)
IDLE:
begin
if(work_en_po | addrswfg_up)
begin
state <= DELAY;
cnt_prt <= 0;
romen <= 1;
romaddr <= romaddr + speed_mult;
addrswfg_up <= 0;
end
else
begin
state <= IDLE;
cnt_prt <= 0;
romen <= 0;
romaddr <= 14'd16383;
addrswfg_up <= 0;
end
end
DELAY:
begin
if(cnt_prt == dly_value - 1)
begin
state <= CNT;
cnt_prt <= cnt_prt + 1;
romen <= 0;//////////////////////
romaddr <= romaddr;
addrswfg_up <= 0;
end
else
begin
state <= DELAY;
cnt_prt <= cnt_prt + 1;
romen <= 1;//////////////////////
romaddr <= romaddr;
addrswfg_up <= 0;
end
end
CNT:
begin
if(cnt_prt == quoeitnt - 1)
begin
state <= IDLE;
cnt_prt <= 0;
romen <= 0;
romaddr <= romaddr;
if(romaddr == 14'd16383)
begin
addrswfg_up <= 0;
end
else
begin
addrswfg_up <= 1;
end
end
else
begin
state <= CNT;
cnt_prt <= cnt_prt + 1;
romen <= 0;
romaddr <= romaddr;
addrswfg_up <= 0;
end
end
default:
begin
state <= IDLE;
cnt_prt <= 0;
romen <= 0;
romaddr <= 14'd16383;
addrswfg_up <= 0;
end
endcase
end
end三、实现效果
加速如下：
"加速---匀速---减速"如下：
四、注意
（一）减速
ROM地址反着读即可。
（二）除法器IP核
商的位宽和被除数的位宽一致，位于高位，余数的位宽和除数的位宽一致，位于低位。如下：
cpp
div_gen_0 u_div_gen_0(
.aclk ( clk ),
.s_axis_divisor_tvalid ( div_vin ),
.s_axis_divisor_tdata ( divisor ),//16bit
.s_axis_dividend_tvalid ( div_vin ),
.s_axis_dividend_tdata ( dividend ),//32bit
.m_axis_dout_tvalid ( div_vout ),
.m_axis_dout_tdata ( div_out ) //48bit
);
assign quoeitnt = div_out[47:16];
assign intrmd = div_out[15:0];（三）步进脉冲形式
（1）步进电机的每个步进脉冲需要两个边沿（上升沿和下降沿）来构成一个完整的方波周期。但是，在步进电机驱动中，我们通常只关心脉冲的上升沿（或者下降沿）来触发步进电机走一步。
（2）脉宽
1）典型脉冲宽度范围
最小脉冲宽度：通常 1-5μs（微秒）
常用脉冲宽度：2-10μs
最大脉冲宽度：一般不超过 50μs
2）具体驱动器要求示例
