【導讀】如果您一直關(guān)注我的多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)系列博文，您就會(huì )發(fā)現我是可編程實(shí)時(shí)單元和工業(yè)通信子系統(PRU-ICSS)（Sitara™處理器內的可編程接口）的鐵粉。在本博文中，我想說(shuō)一下PRU-ICSS的另一個(gè)應用，即幫助把您選擇的數字位置編碼器主接口集成入Sitara處理器內。
首先，讓我們來(lái)看下包含位置編碼器的系統層面方塊圖——見(jiàn)圖1。諸如伺服驅動(dòng)器等應用通常都配有集成了數字位置反饋編碼器的電機。位置編碼作為傳感器，能夠精準測量電機軸的角度（以度為單位）或線(xiàn)性軸（以微米為單位）的距離。
在該等系統中，位置編碼器負責讀取電機軸的角度，并通過(guò)數字位置編碼器協(xié)議將信息提供給位置編碼器主控裝置。應用處理器的磁場(chǎng)定向控制(FOC)算法負責對角度進(jìn)行進(jìn)一步處理，包括電機相電流測量，以計算脈沖寬度調制(PWM)外設的新值。
圖1：帶位置編碼器主接口的集成伺服驅動(dòng)器
位置編碼器和位置編碼器主控裝置之間的距離可長(cháng)達100m。數字位置編碼器協(xié)議在基于RS-485的接口上運行，創(chuàng )建起穩健的通信通道。
跟工業(yè)以太網(wǎng)一樣，不同的編碼器供應商也開(kāi)發(fā)了許多位置編碼器協(xié)議標準，供您傳輸位置數據用。單芯片驅動(dòng)器開(kāi)發(fā)人員的挑戰就在于根據編碼器和電機供應商選擇和集成正確的數字編碼器協(xié)議標準。三個(gè)最常用的位置編碼器協(xié)議標準為EnDat 2.2, BiSS C和高性能接口數字舵機鏈接(HIPERFACE)DSL。
讓我們來(lái)看下這三個(gè)位置編碼器協(xié)議標準的歷史和特點(diǎn)。
● EnDat 2.2：EnDat接口是由德國公司Heindenhain開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品,EnDat的最初版本使用的是模擬接口信號。隨著(zhù)EnDat 2.2的推出，編碼器接口變?yōu)閿底蛛p向接口，適用于增量型和絕對型編碼器,使用RS-485差分信號傳輸標準。EnDAT使用兩種差分信號傳輸位置數據：時(shí)鐘（單向）和數據（雙向）。在EnDat主控設備和編碼器裝置間建立通信需要六根線(xiàn)，包括編碼器供電線(xiàn)。
● HIPERFACE DSL：另一家德國公司西克開(kāi)發(fā)出了HIPERFACE DSL，其使用RS-485差分信號傳輸標準。其運行頻率固定為9.375MHz并支持長(cháng)達100m的電纜。HIPERFACE DSL的優(yōu)勢在于其能夠實(shí)現HIPERFACE DSL主控制裝置和HIPERFACE DSL編碼器裝置間雙向通信的雙線(xiàn)接口。這兩條線(xiàn)還負責為編碼器供電；因此，主控制裝置接口和編碼器裝置之間只需要兩條線(xiàn)，能夠顯著(zhù)減少布線(xiàn)成本。
● BiSS C：iC-Haus于2002年開(kāi)發(fā)出了開(kāi)放式雙向BiSS接口。BiSS接口兼容單向同步串行接口(SSI)，其RS-485接口最大可支持10MHz。BiSS C標準既支持BiSS主控制裝置和編碼器裝置之間的點(diǎn)對點(diǎn)配置，也支持多個(gè)傳感器和執行器總線(xiàn)連接至一臺BiSS主控制裝置。接口包括BiSS主控制裝置到編碼器裝置的共享時(shí)鐘和控制數據(MA+/MA-)信號以及編碼器裝置到主控制裝置的共享傳感器數據和控制數據(SL+/SL–)信號。BiSS主控制裝置和編碼器裝置之間總共有六根線(xiàn)，包括編碼器供電線(xiàn)。
每個(gè)數字位置編碼器協(xié)議標準傳統上要求在現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、可編程邏輯裝置(PLD)或專(zhuān)用集成電路(ASIC)方面的具體硬件實(shí)現。然而，在通過(guò)PRU-ICSS外設將位置編碼器主控制裝置協(xié)議集成入Sitara處理器應用時(shí)無(wú)需外部裝置組件。AM437x處理器有兩個(gè)PRU-ICSS外設。您可以一個(gè)用于數據編碼器主控制裝置協(xié)議，如EnDAT 2.2、HIPERFACE DSL和BiSS C，另一個(gè)運行工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。
多協(xié)議位置編碼器主接口已發(fā)布，見(jiàn)PRU-ICSS中應用AM437x的多協(xié)議數字位置編碼器主接口參考設計(TIDEP0057)，其中，配備PRU-ICSS外設的ARM負責檢測所連接的位置編碼器類(lèi)型。參見(jiàn)圖2。
圖2：帶PRU-ICSS的多協(xié)議位置編碼器主接口
第二個(gè)參考設計，用于工業(yè)通信和電機控制的單芯片驅動(dòng)器(TIDEP0025)，集成單芯片驅動(dòng)器的系統方法，如圖1所示。在本參考設計中，位置編碼器主接口使用EnDat 2.2，一個(gè)運行在A(yíng)M437x的PRU-ICSS上，用于與位置編碼器通信，而另一個(gè)PRU-ICSS用于EtherCAT從通信支持。
PRU-ICSS作為極其靈活的外設，可以集成之前在外部ASIC和FPGA中提供的復雜功能。正如本博文中提到的，Sitara處理器系列的PRU-ICSS集成了很多位置編碼器協(xié)議用的位置編碼器主接口，因此，能夠免除該等外部組件。將配備PRU-ICSS的位置編碼器主接口集成入Sitara處理器時(shí)可以節約開(kāi)發(fā)板空間、組件成本并建立高性能吞吐量系統。
其他信息
● 訂購AM437x工業(yè)開(kāi)發(fā)套件開(kāi)始使用位置編碼器協(xié)議。
● 利用絕對位置編碼器的通用數字接口參考設計(TIDA-00179)探索RS-485接口模擬解決方案。
● 了解更多其它TI處理器支持的工業(yè)通信協(xié)議。
● 閱讀AM437x處理器可用的單芯片驅動(dòng)器解決方案
● 下載其他位置編碼器相關(guān)的TI設計。
● 閱讀位置編碼器系列博文了解更多關(guān)于位置編碼器接口的設計信息
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