多摩川串行绝对值编码器数据通讯的实现

1、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 AU5561AU5561、可编程 FPGAFPGA 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。多摩川绝对值编码器：日本多摩川（TAMAGAWATAMAGAWA）精机株式会社成立与 19381938 年。多摩川属于技术立足与地域立足型企业，会社成立 7070 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。在编码器领域，多摩川有 4040 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 0.0010.001 秒，角度的再现能

2、够实现 0.0050.005 秒。多摩川单圈 17bit17bit 多圈 16bit16bit 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 23bit23bit 多圈 16bit16bit 的绝对值编码器：”TS5700N8401TS5700N8401。多摩川绝对值编码器编码器简介：机械结构与国内传统使用的 OIH48OIH48 锥轴编码器一致，可直接安装替代。能够实现单圈 23bit23bit 多圈 16bit16bit 总计 39bit39bit 的高解析度。工作电源电压 5V,5V,主电源掉电情况下，依靠电池电路部分测量多圈数据变

3、化，电池电流消耗低至 6060nAnA。数据通讯是基于 485485 硬件接口标准 NRZNRZ 协议，通讯波特率为 2.5M2.5M 的串行通讯。CRCCRC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2020 米。DE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据或多圈重置零位，可清除故障标志位。内置 768768 字节 EEPROM,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。多摩 J JI I 串行绝对编

4、码器通讯数据结构：串行波特率：2.5M2.5M起始位：1bit1bit停止位：1bit1bit数据位：8bit8bit对于读取编码器单圈、多圈、全部数据、及复位状态只需发送一个字节控制数据。IdleIdle1CF0ControlfieldSinrirtAtesidefeteivertudeQ QQsvlkQsvlk划IkIkADM436d(r叫uivflkntor4SDAT：编码器应答数据：包括接收到的控制字，及编码器状态字、编码器 IDID（能够识别编码器基本类型），及编码器数据。最后一个字节为对前面所有的数据进行 CRCCRC 校验。IdleIdleCTSF6而茂7版7CRC-Contro

5、lStatus=二CRCfieldfieldDatafieldfield对于编码器内部 EEPROMEEPROM 数据读取需发送三个字节数据，读取 EEPROMEEPROM 数据控制字、InlernallatchofDataEEPROMEEPROM 数据地址、CRCCRC 效验码。IdleIdleCFADF|CRCControlAddressCRCfieldfieldfield编码器应答数据或写入数据结构包括 EEPROMEEPROM 数据控制字、EEPROMEEPROM 数据地址、EEPROMEEPROM 数据、CRCCRC 效验码。IdleIdle|-.廿一CFADF|EDFCRCCont

6、rolAddressEEPROMCRCfieldfieldSeldfieldIdleIdle读取一次编码器全部数据需要 6060 口左右。为伺服电机提供高速度位置响应提供了可能。(Receiverside)EnablesignalEnablesignalRequestsignalRequestsignal400.1阐(typ)0.52(max)(Encoderside)1EnablesigEnablesignalnalDatasignalDatasignal；_20$町(max.)*_!、02即(typ.)君2垃I(typ.)0.1tO1|13(typ)CFSFDFODF1多摩川串行绝对值编码

7、器数据通讯实现的三种方案:1 1 .通过多摩川智能接收芯片 AU5561N1AU5561N1 实现：AU5561AU5561 芯片可以解码 TS5647TS5647、TS5648TS5648、TS5667TS5667、TS5668TS5668、TS5669TS5669、TS5700TS5700 系列的编码器。可以将 4040 位到 110110 位串行信号转换并行信号，能够提供中断信号与 CPUCPU 同步并，可以和 1616 位或 3232 位 CPUCPU 或 DSPDSP 总线街道口连接实现数据连接。它也可以工作在没有 CPUCPU 的模式，手动模式下读取编码器（单回转、多回转、及报警状

8、态为）数据。2 2 .通过 FPGAFPGA 方式实现:VHDLVHDL 主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。VHDLVHDL 的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分，及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。多摩J J可提供VHDVHDL L硬件编程源代码AU5982AU5982,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。Qil6sirt3aitCPU:-l6sirt3aitCPU:-、节冬网?roro；/ER/ER匚N-EiEN-EiE音且JITS567,TS

9、564850mMaxAWG24MaxAWG24TS5667NWM2QCOLOR踪LHJHCTON檎能REDRED9VetVetBLKGNDEfWBLEfWBLK K茶篁GNDGNDBRHBRH羞VBVBBLUBLUW WSOSO*9品35遹8787T，理,JI工3F806767n n7+5V+W+W卬+5V-W+5V-W+ +W W+ +5V5VTESTITESTITE5TE5T2T2TE5T3T TEST4EST4XIXIX2X2SYSFESYSFE：ABSNDSCAABSNDSCATINRpR.WTINRpR.WRCMOD=RCMOD=ROROCOCORQCIRQCIKTHEKTHECFU

10、MCFUMDMCDED D 4040SFQDRCSFQDRCONTONT空5fl7T讨7E&8&8三而DTSNDNDDTSNDNDhDhD2 2股股NDND股NDND股股NDND& &GG_GGG_GGGGGGGGGGGGGG GDO-泌。USERCATA.EIUS(7217JH-F4Ct(t：ALPINIALPINI工U*U* i iD15D15USERDATAEbS(I6USERDATAEbS(I6brtbrt- -Fl4jFl4jDODO-D31USERDATA0US瓢旌-0】D12945D1294570fl-o12970fl-o1294 46fi709c

11、12o4567fl-212345_67SAyTT6fi709c12o4567fl-212345_67SAyTTK口口口/口K口DKrBmDDDHDD2DkD2D2D02口dD-D3M3M-MM3加M3MM3IK1MO10-116-biti&einooi&ei- -CPUCPU 的通用串行接口 USART3USART3 作为编码器通讯接口，485485 发送接受使能端口使用PE11IOPE11IO 口控制。USART1USART1 端口参数设置如下:波特率：2.5M2.5M开始位：1 1 位停止位：1 1 位数据位：8 8 位校验位：无发送：使能接收：使能串口 DMADMA 发送

12、：使能串口 DMADMA 接收：使能串口 DMADMA 通道发送端设置:外设地址：串口数据寄存器内存地址：发送数据内存地址WAKELT.BCTTOKw34BLACKLIGHTPAT；5V；-VTK_r：L?TXJ47yITITE E/ / 一L*A*AP PL LLDFJZ工 尸 用CTTTCTTTnvr?v40- -M MX1,VJJrDACJDAClSKISKI_ _SCISCI; ;y4 4L LJ JPIPI1scsoJ-s芸mo?AI310:misrrar1ms34：5IIOPAMTTPUSART2PAMTTPUSART2CTSCTSADCII5ADCII5Zr7Zr7PAjjmKD

13、ETSJibCJibC1口PA21A4ETPA21A4ET亡口iTM5_diSkDCiTM5_diSkDC豆与TPAJIAim_7IM5jaiADC123INTPAJIAim_7IM5jaiADC123INPA4SLNSPA4SLNSiEACOmVSARHiEACOmVSARH国.P P小号？LCKDAUQgJUXlLCKDAUQgJUXl；L L：K5K5工i i二二二ZSZS：iTTXISiTTXIS三I I二,】ADAD二二JJ：i iPA7PA711113 3smsml lUMSCEUMSCELNLN1I71I7W0W0虹1 1KCfCHIYFKCfCHIYF- -PA?VL.AHI1

14、11TIM1_CPA?VL.AHI111TIM1_C PA1MJSAMT_RX-TM_CH3PAMUiARTLPAMUiARTL_2TS_2TSCAtGtXCAtGtXTMlTMlj j： K-K-X XPAPA：1 16ARI6ARIRI%CAN1XnCRI%CAN1XnCFMlFMlPA137IMS-SUTOIOPA137IMS-SUTOIOPAPA二.匚LKLKPA15PA15RiRi加分空。料_胃节BEEPITDQOThTRST工切尔ccrsctEerSDAGJIKEXCAIXr:酒三弓弓 E5K亚一MOS：务1更町口二IJ?史史- -，I IM，咫1 11 1典nrP&：A2

15、t11_IN!7IMS_CIETWS_CH2X国ADC12ZJN9TBGZC3i4TWSZCHJNFB7.BQOTl由Jig皿ASWUBg*MQSJdKiTSE1丁弓匹PE?I2tL_MOS1D_W用5KLTM61raDCrOATMCMDV.TtM4CIC由SEIOJJfl刑匚KH4MH4SDHTB由口工!二三口IXFBIIL二 F 星匚皿U；RX闻3阪型工二工邛二CLSMSA17?PBliPBliiIP2_SJClCr2S2_!K-USAiT3_CTSIF0I-PCZflSOlARTS_RTra；_CEraisrc-yjCfiiTisi DTDT& &R RE E后PCDW1UPCDW1U质1010PC.WC125ZVIL421W2支久讴1111口：1 1；PC4ADC1：HPCPC：,wcu,wcui-四缶二父.%曰十31工匚HI写二心_口5ranTffDMADMA 传输方向：从存储器到外设DMADMA 数据传输长度：实际发送数据字节数外设数据字长：1 1 个字节内存数据字长：1 1 个字节设置 DMADMA 的内存递增模式：为增量模式DAMDAM 数据传输完成中断：开串口 DMADMA 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