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AG32:工业伺服编码器应用,替代MCU+CPLD的单芯片解决方案

作者:Robin 浏览: 发表时间:2023-12-15 00:07:15 来源:agm

    AG32:工业伺服编码器应用

        编码器是伺服系统中的重要部件,用来实时确定电机参数,编码器跟随电机共同旋转从而准确获取电机参数,然后通过编制、转换为用以存储、通讯和传送的信号,反馈给控制器从而形成闭环控制。从物理介质的不同来分,编码器又可以分为光电编码器和磁性编码器。


        传统编码器的架构设计中,很多采用了MCU+CPLD(FPGA)的设计方案,CPLD/FPGA可以取代传统单片机外围的中小规模电路,无需拆卸即可在系统内重新配置逻辑功能。

        下图是MCU+CPLD双片结构设计的光电轴角编码器,功能为A/D数据采集、处理和显示系统,MCU按照系统的要求,根据算法编写相应的软件程序,处理由CPLD传送过来的数据,并把处理结果送入CPLD构造的显示缓存中,由CPLD完成数据的动态扫描显示。
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        CPLD芯片的主要作用就是用来处理编码器数据,并处理编码器数据使其能够满足其他功能,例如将编码器返回的二进制数据转为正交相脉冲。

        磁电式检测原理具有抗振动、抗污染等特点,可应用于传统的光电编码器不能适应的领域。主MCU采集磁 Sensor 出来的信号(正弦值/余弦值)进行运算处理;辅助MCU通过霍尔采集电机转子信息记录多圈数据并传送给主MCU;电机位置等数据存放于EEPROM在启动时可直接读取。

AG32_code2_conew1
        在这样一个架构中需要MCU具有高分辨率的ADC来采集磁Sensor传输的数据,同时需求AD 的转化速率很快,并且系统主频够高,这样才能快速计算出电机转子角度值并传送给伺服驱动器。

        此外,在交流伺服系统中,准确可靠地获取编码器信号是整个闭环控制的关键;而编码器信号常受外界干扰,会产生误码脉冲,给伺服控制带来了偏差。CPLD也可用于实现具有编码器差分信号输入、误码滤除和鉴相功能的电路,提高了编码器信号检查的可靠性。

        由CPLD完成信号转换、误码滤除、倍频和鉴相等工作,最终将差分编码器信号转换为脉冲/方向信号。CPLD具有可用门电路多、处理速度快、可靠性和性价比高等优点;并且,将误码信号转换、误码滤除等电路集于同一芯片,提高了系统的通用性和灵活性。同时,CPLD支持可编程,方便现场对电路进行升级。

        AG32系列MCU产品,在芯片内部内置了CPLD逻辑,可以有效地满足伺服编码器需求,有效降低了客户的BOM成本。
AG32_code3_conew1
        方案特点:

1、AG32具备最高248MHz时钟频率,拥有丰富的外设,包括五个UART、两个I2C、支持USB、CAN和SPI通道等丰富的外围模块,以其高速的指令执行速度、方便的JTAG调试方式和低功耗等特性为数据采集与处理的设计提供了一个较为完善的平台。

2、AG32拥有3x12位最多3M SPS的ADC(17个通道),和2个DAC,并且提供两个双通道比较器。

3、AG32初始与STM32管脚兼容,但可以通过配置文件全部灵活重定义,给内核中的MCU和CPLD使用,因此可提供超出STM32的GPIO口数量。

4、AG32的MCU和CPLD通过芯片内部AHB总线高速通信,速度远超传统SPI。

5、AG32内置CPLD可实现客户定制逻辑功能。

6、提供32/48/64/100多种封装。


    

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