多摩川串行绝对值编码器数据通讯的实现

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取编码器(单回转、多回转、及报警状态为) 数
内存地址:发送数据内存地址
据。如图8所示。
DMA传输方向:从存储器到外设
4.2 通过FPGA方式实现:
DMA数据传输长度:实际发送数据字节数
VHDL主要用于描述数字系统的结构,行为,
外设数据字长:1个字节
功能和接口。VHDL的程序结构特点是将一项工程
内存数据字长:1个字节
5 总结
第一种方案使用AU5561串行转并行芯片适合 系统无FPGA芯片厂商,常规伺服驱动器厂商可以 采用第二种方案采用FPGA多摩川提供源代码,第 三种方案适合MCU支持高速串口、DMA功能的产 品。
编码器
65 SERVO & MOTION CONTROL 2015·02 NO.63
在编码器领域,多摩川有40多年的制造研究 历史,其超精密的角度检测仪,角度计测分解能 够达到0.001秒,角度的再现能够实现0.005秒。 多摩川单圈17bit多圈16bit的绝对值编码器已投放 市场多年,在中国国产机器人及数控自动化领域 应用广泛,现已向国内推出解析度高达单圈23bit 多圈16bit的绝对值编码器:“TS5700N8401”。 如图1所示。
编码器具备状态自检功能,对于电池欠压、 失效、编码器计数错误、过速度、码盘故障等可 通过编码器状态位读取出来。
控制器或驱动器可通过单独的指令对单圈数
图1
图2
[相关链接] http://www.chuandong.com/ tech/detail.aspx?id=27296
编码器
63 SERVO & MOTION CONTROL 2015·02 NO.63
2 多摩川绝对值编码器TS5700N8401 编码器简介
机械结构与国内传统使用的OIH48锥轴编码 器一致,可直接安装替代。能够实现单圈23bit多 圈16bit总计39bit的高解析度。
工作电源电压5V,主电源掉电情况下,依靠 电池电路部分测量多圈数据变化,电池电流消耗 低至60μA。数据通讯是基于485硬件接口标准 NRZ协议,通讯波特率为2.5M的串行通讯。CRC 循环循环冗余校验数据,避免数据出错导致异常 的问题发生。通讯距离可达到20米。如图2所示。
波特率:2.5M
所示。
开始位:1位
停止位:1位
4 多摩川串行绝对值编码器数据通讯 实现的三种方案
4.1 通过多摩川智能接收芯片AU5561N1实现
数据位:8位 校验位:无 发送:使能
AU5561芯片可以解码TS5647、TS5648、
接收:使能
系列的编码
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编码器
62 SERVO & MOTION CONTROL 2015·02 NO.63
喜田(上海)贸易有限公司 胡胜红
摘要:本文简要讲述了多摩川串行绝对值编码器的特点及数据通讯采用 AU5561、可编程FPGA及采用微控制器高速串口的实现编码器数据通讯的三 种方案。
文章编号:150204
多摩川串行绝对值编码器数据通讯的实现
Tamagawa absolute encoder Serial Data Communication
1 多摩川绝对值编码器
日本多摩川(TAMAGAWA)精机株式会社成 立与1938年。多摩川属于技术立足与地域立足型 企业,会社成立70多年来作为精密机械和多种检 测机械工具与传感器制造商,从航空、宇宙、国 防工业、到电机传感器等民用工业设备,其一直 保持世界领先的地位。
设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电
设置DMA的内存递增模式:为增量模式
路模块或一个系统)分成外部(或称可是部分,及
DAM数据传输完成中断:开
端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实体的
下转第78页
图11
上接第65页
4.3.3 串口DMA通道接收端设置 外设地址:串口数据寄存器 内存地址:发送数据内存地址 DMA传输方向:从外设存储器到 DMA数据传输长度:实际接收数据字节数 外设数据字长:1个字节 内存数据字长:1个字节 设置DMA的内存递增模式:为增量模式 DAM数据传输完成中断:开 具体数据通讯流程如图11所示。
数据控制字、EEPROM数据地址、EEPROM数
CPU的通用串行接口USART3作为编码器通讯
据、CRC效验码。如图6所示。
接口,485发送接受使能端口使用PE11 IO口控制。
读取一次编码器全部数据需要60μS左右。为 4.3.1 USART1端口参数设置如下
伺服电机提供高速度位置响应提供了可能。如图7
帮助客户快速实现将编码器串行数据转换为并行 数据对编码器的数据通讯。如图9所示。 4.3 通过CPU高速串口DMA实现编码器数据
3 多摩川串行绝对编码器通讯数据结构 通讯
串行波特率:2.5M
常规8位及16微处理器串口波特率通常最高只
起始位:1bit
有256Kbit左右,而多摩川常规绝对值编码器需要
停止位:1bit
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图3 图4 图5 图6
图7
图8
编码器
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据或多圈重置零位,可清除故障标志位。 内置768字节EEPROM,可擦写一万次以上,
可写于电机相关信息,对于伺服驱动器对电机参 数的自动识别提供了可行的途径。
内部功能和算法完成部分。 多摩川可提供VHDL硬件编程源代码AU5982,
对于编码器内部EEPROM数据读取需发送三个 除了在数据传输开始和结束时做一点处理外,在
字节数据,读取EEPROM数据控制字、EEPROM 传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样,在
数据地址、CRC效验码。如图5所示。
大部分时间里,CPU和输入输出都处于并行操
编码器应答数据或写入数据结构包括EEPROM 作。因此,使整个系统的效率大大提高。
DMA一种高速的数据传输操作,允许在外
编码器状态字、编码器ID(能够识别编码器基本 部 设 备 和 存 储 器 之 间 直 接 读 写 数 据 , 既 不 通 过 图9
类型),及编码器数据。最后一个字节为对前面 CPU,也不需要CPU干预。整个数据传输操作在
所有的数据进行CRC校验。如图4所示。
一个称为“DMA控制器”的控制下进行的。CPU
的波特率为2.5M,部分编码器波特率为5M。所以
数据位:8bit
只有少数高速32位微控制器支持。
对于读取编码器单圈、多圈、全部数据、及复
这里以意法半导体的STM32F429为例讲解如
位状态只需发送一个字节控制数据。如图3所示。 何使用DMA通过串口实现编码数据通讯。
编码器应答数据:包括接收到的控制字,及
串口DMA发送:使能
器。可以将40位到110位串行信号转换并行信号,
串口DMA接收:使能
图10
能够提供中断信号与CPU同步并,可以和16位或
如图10所示。
32位CPU或DSP总线街道口连接实现数据连接。 4.3.2 串口DMA通道发送端设置
它也可以工作在没有CPU 的模式,手动模式下读
外设地址:串口数据寄存器
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