CPLD的编码器解码接口、PWM输出方案

1、【Word版本下载可任意编辑】 CPLD的编码器解码接口、PWM输出方案 1.3 SM2100的主要功能原理及应用介绍 A、编码器解码计数功能 SM2100芯片有1-4通道16位ABZ相编码器计数器。通过读取各通道的计数存放器（CNT*）可以得到该通道当前的计数值。对各通道的计数清零存放器（CNT*_CLR）的写操作将把该道的计数存放器清零。存放器是中央处理器内的组成部分。存放器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的存放器有指令存放器（IR）和程序计数器（PC）。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的存放器有累加器（ACC）。存放器的功能

2、十分重要，CPU对存储器中的数据开展处理时，往往先把数据取到内部存放器中，而后再作处理。外部存放器是计算机中其它一些部件上用于暂存数据的存放器，它与CPU之间通过“端口”交换数据，外部存放器具有存放器和内存储器双重特点。 每道计数器的输入端都有4倍频电路和3阶数字滤波器电路。数字滤波器的带宽分4档可调，分别10M,5M,2.5M,625K，分别可以滤除ABZ相信号上的宽度小于300ns、600ns、1.2us、4.8us的干扰。对模式存放器（MODE）的写操作可以分别设定各通道的滤波器带宽。 在Z相信号的上升沿，会把当前的编码器计数值锁存在索引存放器（CNT*_IDX）中，同时把状态存放器（S

3、TATUS）中的对应标志位置1。CPU芯片可以依据SM2103的状态存放器和索引存放器的值开展回零点处理。状态存放器的索引标志位在状态存放器读操作后自动清零。 B、PWM输出 PWM是一种对模拟信号电平开展数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平开展编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM开

4、展编码。 SM2100芯片有1-4通道16位PWM输出。用于产生互补（差分）的脉宽调制信号有死区控制功能。可以用来对3相位晶体管的控制完成电机控制中的功率驱动和3相逆变器功能，也可以或结合低通滤波完成DA转换功能。 PWM输出脉冲的周期可以通过往控制存放器PWM_TL、PWM_TH写入数据来设置。有效数据为16位，即PWM_TL的8位和PWM_TH的低4位。 第n通道的脉冲宽度可以通过往控制存放器PWM_WnL、PWM_WnH写入数据来设置。有效数据为16位，即PWM_WnL的8位和PWM_WnH的低4位。 往PWM_EN存放器的位写入1时，使能PWM；写入0时，禁止PWM输出（输出0电平）。

5、 当PWM脉冲宽度的设置大于脉冲周期的设置值时，输出脉冲的占空比保持为100%。 C、通用IO应用 对SM2100芯片的通用输入输出的操作，直接对GPI 、GPO存放器开展读写即可。这项功能可以用来完成对系统中的开关量控制，或类似于PLC中的I/O点控制。 2 2100的应用方案举例介绍 2.1 SM2100芯片在运动控制卡中的应用：基于PCI的读数卡SMP330 SMP330卡是利用SM2103及PCI接口芯片设计出的32位PCI总线的3通道AB相解码计数和PWM输出卡。该卡适用于电机控制，数控机械系统中的位置监测。它表达了上述SM2100系列芯片的一切功能特点，包括3通道16位A/B相编码

6、计数器，3个16位的PWM信号输出，和多路通用的数字输入、输出通道。 因为是板卡级别的产品，因此还做了系统性质电路调理处理。例如编码器信号接口采用差分输入接收，高速光电隔离；PWM输出经过74LS06芯片OC输出；数字量的输出输入都经过光电隔离，其中输出还经过达林顿管增加驱动电流；此外还在板上增加了隔离电源模块，用以增加系统的抗干扰性。 SMP330卡可以用到多个应用领域：电机控制、过程监视、工业过程控制。具体的有：抄数机、测量分析仪器、半自动化定位机器、PC机数显等。它可以完成系统中的读数功能，也就是对实际位置/速度信息的测量，还有利用PWM功能对电机开展控制，同时数字GPI/O功能也可以用

7、来对系统开展I/O扩展。I/O是 input/output的缩写，即输入输出端口。每个设备都会有一个专用的I/O地址，用来处理自己的输入输出信息。CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。 比方抄数机。我们在实际工件的设计生产中，对一些较复杂或不规则工件的机械外型设计比较困难，同时也特别消耗时间。这种情况下，如果有实际的参考实物，利用抄数机的位置探测部位对实物的外壳的实际位置信息快速而又精准的测得，那么这个抄数机设备中主要的处理部件就可以利用SMP330卡来实现。 2.2 SM2100芯片在数字伺服驱动器中的应用 已经有部分客户利用SM2100芯片方案来实现其伺服驱动器产品了，在产品里担当速度与位置的接口处理功能，以及对PWM输出产生的功能。 我们如果对上图3开展深一步的全数字化电路设计性细分，兰色框体部分就可以用SM2100系列芯片方案来实现，灰色框范围内的功能则可以用DSP或 FPGA来实现，这样就形成一个全数字伺服系统方案。当然在这个系统中，SM2100只是成但部分的功能及接口，主体的闭环算法处理是在DSP或FPG