本文摘要：随着科学技术的飞速发展，自动控制系统在各领域中的应用于更加多，尤其是计算机自动控制系统已沦为现代科学技术、军事工程和现代工业等领域不可缺少的部分。因而，自动控制元件如作为动力装置的各种电动机、发电机和作为信号转换的各种掌控电机在各种控制系统中获得普遍的应用于。 要对被控对象展开掌控，不仅必须控制器和执行机构，还必须对系统装置。因此，编码器作为电机的角度、速度、方向的检测装置，也获得了普遍的应用于。 编码器又有转动变压器、霍尔传感器和光电编码器。

随着科学技术的飞速发展，自动控制系统在各领域中的应用于更加多，尤其是计算机自动控制系统已沦为现代科学技术、军事工程和现代工业等领域不可缺少的部分。因而，自动控制元件如作为动力装置的各种电动机、发电机和作为信号转换的各种掌控电机在各种控制系统中获得普遍的应用于。

要对被控对象展开掌控，不仅必须控制器和执行机构，还必须对系统装置。因此，编码器作为电机的角度、速度、方向的检测装置，也获得了普遍的应用于。

编码器又有转动变压器、霍尔传感器和光电编码器。其中，光电编码器精度高,抗干扰能力强劲,模块非常简单,使用方便,因而取得了最普遍的应用于。　　光电编码器按编码方式又主要有增量式编码器和意味著式编码器两大类，前者具备分辨率低、价格较低、模块非常简单等优点，然而在当今工业中，无掉电记忆功能又对其应用于包含了相当大局限；后者结构紧凑、体积小、模块数字化、抗干扰能力强劲、具备掉电记忆功能，在应用于中也更加不受推崇。

　　当前市场上，德国海德汉公司的产品种类多样，具备很好的品质确保，被普遍应用于机床、自动化领域，特别是在在半导体和电子制造业等领域。海德汉光电编码器占据相当大市场份额，而与之相配套的解码设备不合适嵌入式系统应用于。本文针对实验用收钱用于的海德汉编码器设计出有了增量式和意味著式的标准化数据处理模块。

该模块具备信号处理速度快、精度高、数据精确、应用于灵活性普遍、用于和调试便利、成本便宜等优点，能很好符合用于市场需求。　　1海德汉编码器阐述　　1.1高精度增量式编码器　　增量式编码器是经过光栅将偏移转换成周期性的电信号，再行把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数回应偏移的大小。其光栅由周期性刻线构成，通过计算出来自某点开始的增量数(测量步距数)取得方位信息。本模块要测量的高精度海德汉增量式编码器的光栅上还有镌刻距离编码参考点的轨道，减缓参考点回零。

右图1为某带上距离编码的圆光栅。　　图1带上距离编码参考点的圆光栅（ERA4480）　　这些参考点彼此距离数学算法确认的距离。已过三个参考点的两个脉冲后，先前电子设备就能寻找意味著参考点。　　1.2高精度意味著式编码器　　意味著式编码器利用大自然二进制、循环二进制(格雷码)或PRC码对码盘上的物理刻线展开光电切换，将相连轴的转动角度量转换成适当的电脉冲序列并以数字量输入，其每一个方位对应一个确认的唯一的数字编码，因而具备掉电记忆功能。

　　有时，通过方位编码器取得方位值的数字驱动系统和对系统的环还必须编码器获取一些附加值。为使系统具备更高可靠性，编码器还须要具备错误检测和临床功能。

海德汉公司的Endat2.2数据模块是一种限于于编码器的双向数据模块，可传输意味著式或增量式编码器的方位值，也能传输或改版留存在编码器中的信息或留存新的信息。由于使用串行数据传输方式它只必须4条线。数据传输维持与先前电子设备时钟信号实时。

传输的数据类型（方位值、参数或临床信息等）通过先前电子设备放至编码器的模式指令自由选择。　　2硬件设计　　本模块使用了DSP和FPGA融合的工作方式。DSP主要用作数字信号处理领域，非常适合高密度、反复运算及大数据容量的信号处理。

FPGA/CPLD器件一方面可实现硬件上的分段工作，十分限于于动态测控和高速应用领域，另一方面物理机制和显硬件电路一样，十分可信，特别是在是抗强电磁干扰。两者融合，可实现宽带信号处理，速度快且可靠性好。　　根据方案功能市场需求，设计模块结构图如图2右图：　　图2硬件结构图　　图中，模块连接器为标准的DB15连接器，通过管脚配备，能适当地与增量式编码器和使用EnDat2.2模块的意味著式编码器展开信号交流。

模块的发送单元反对的是RS-485形式，差分信号和单端信号通过模块芯片展开切换。为了提升对高精度增量式编码器数据测量精度，需在同一个增量编码器上加装4个读数头，各自测量增量式编码器数据，再行制备获得方位值。

这样，板卡上加载编码器信号的模块设置有4个。　　FPGA芯片搭配赛灵思公司Spartan-3AN系列的XC3S700An,logiccells为10476。　　构建：①对增量信号的计数和参照信号的收集，在展开计数超过参照码道的数据后，展开增量信号的清零；②对Endat2.2意味著式编码器方位信号的收集；③独自实时时钟下降沿来临前，留存计数处置，把数据存储在双口RAM中，等候DSP加载。

　　本模块搭配的DSP芯片为TI公司的TMS320F28335，主频平均150MHz。TMS320F28335减少了浮点运算单元，在维持了原先DSP芯片优点如强劲掌控和信号处理能力、C语言编程效率等优点的同时，节省了代码执行时间和存储空间。

F28335通过GPIO端口与XC3S700An相连有4路地址线和16根数据线，可以拒绝接受16种编码器信号。模块中DSP部分修筑参数存储区，在中断信号来临的时候加载FPGA中数据，已完成数据制备，通过SCI串口把数据发送给主控机箱，电器形式为RS422。　　模块板卡由5V电源供电。

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