多板卡同步读取电容传感器的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多板卡同步读取电容传感器的实现方法，属于高精度运动控制系统的信号采集与数据通信技术领域。
【背景技术】
[0002]如今电子设备走入了千家万户，而且越来越趋向于小型化、微型化，这就要求制造电子芯片的机器一一光刻机达到更高的精度，纳米级精度已经成为了研制光刻机需要达到的一个普遍标准，要达到如此高的控制精度，超高精度的传感器和效果更好的控制算法必不可少，同时，整个系统采集数据的同步性和实时性也显得尤为重要。比如承载硅片的掩膜台微动台，它将承载着娃片一起进行纳米级精度的运动，使得光刻形成在娃片上，最终得到合格的芯片，它的运动控制指标直接影响了芯片的质量。
[0003]由于该微动台是一个拥有六自由度的运动台体，至少需要六路传感器数据才能获得整个台体的位置和姿态，而且获得的必须是同一时刻所有传感器的测量值，才能确定该时刻微动台的位置速度等信息，以便还原被测物体的实际运动情况，因此数据的同步性必须得到保障。而现有技术读取多路电容器数据无法保证其同步性，导致控制精度差。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有技术读取多路电容器数据无法保证其同步性，导致微动台控制精度差的问题，提供了一种多板卡同步读取电容传感器的实现方法。
[0005]本发明所述多板卡同步读取电容传感器的实现方法，该方法涉及的读取装置为:在VME总线上挂接同步触发卡和η块运动控制卡，同步触发卡通过VME总线向η块运动控制卡发送同步触发信号，每块运动控制卡同时采集三个电容传感器的信号并存储；同步触发卡和运动控制卡的结构相同；
[0006]运动控制卡以DSP模块作为算法处理模块，以FPGA模块为主要的信号处理模块，CPLD芯片为电平转换模块，并基于RS422串口通信协议，设置了三个串口和串口电平转换电路，并在FPGA中设计了串口收发的信号处理模块以及用于存储数据的双口 RAM，DSP模块通过自带的外部存储扩展接口 EMIF接口与FPGA模块进行通信，运动控制卡上还设置有VME接口，使得η块运动控制卡之间通过VME总线进行数据交互；
[0007]电容传感器是通过串口与运动控制卡进行数据传输的；
[0008]该方法包括以下步骤:
[0009]步骤一:η块运动控制卡接收同步触发卡的同步触发信号；当运动控制卡接收到同步触发信号的上升沿时，发送命令触发该板卡控制的三个电容传感器给板卡发送当前测量的数据，经过串口电平转换电路到达FPGA模块引脚上，FPGA模块通过内部的信号处理模块将数据按字节接收然后存储在双口 RAM里，并且在接收数据完成后输出接收完成信号；
[0010]步骤二:产生的接收完成信号与DSP模块的一个外部中断引脚相连，该接收完成信号上升沿会触发DSP模块外部中断，在DSP模块中断程序中会将存储在双口 RAM里的数据读取到DSP模块中，完成同步读取多路电容传感器信号的过程。
[0011]本发明的优点:本发明方法应用于承载硅片的掩膜台微动台的数据读取控制，该微动台是一个拥有六自由度的运动台体，本发明方法中设置两块运动控制卡(η = 2)和六个电容传感器，由于本发明中用到的运动控制卡只能读取3路串口信号，而微动台一共要返回6路位置信息，所以至少要采用2块板卡才能获得完整的位置信息，这就涉及到了之前讨论的多卡读数的同步性的问题，注意到本发明中运动控制卡是通过发送触发信号来获取电容传感器数据的，所以只要做到同步触发即可，本发明设置了一个外部同步触发信号，该同步触发信号实际采用5kHz的时钟，由一块单独的板卡通过FPGA内的锁相环产生，通过VME总线传到两块接收电容传感器数据的运动控制卡上，运动控制卡用此外部同步触发信号对电容传感器进行触发读数，就可以保证两块运动控制卡读数的同步性。
【附图说明】
[0012]图1是本发明所述多板卡同步读取电容传感器的实现方法的总体原理图；
[0013]图2是每块运动控制卡读取数据的原理框图；
[0014]图3是同步读取电容传感器数据的工作时序图；
[0015]图4是运动控制卡中串口电平转换电路的具体电路图；
[0016]图5是串口的具体电路图。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:下面结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述多板卡同步读取电容传感器的实现方法，该方法涉及的读取装置为:在VME总线2上挂接同步触发卡3和η块运动控制卡1，同步触发卡3通过VME总线2向η块运动控制卡I发送同步触发信号，每块运动控制卡I同时采集三个电容传感器4的信号并存储；同步触发卡3和运动控制卡I的结构相同；
[0018]运动控制卡I以DSP模块1-1作为算法处理模块，以FPGA模块1_2为主要的信号处理模块，CPLD芯片1-3为电平转换模块，并基于RS422串口通信协议，设置了三个串口1-7和串口电平转换电路1-6，并在FPGA中设计了串口收发的信号处理模块以及用于存储数据的双口 RAM，DSP模块1-1通过自带的外部存储扩展接口 EMIF接口 1_5与FPGA模块1-2进行通信，运动控制卡I上还设置有VME接口 1-4，使得η块运动控制卡I之间通过VME总线2进行数据交互；
[0019]电容传感器4是通过串口 1-7与运动控制卡I进行数据传输的；
[0020]该方法包括以下步骤:
[0021]步骤一:η块运动控制卡I接收同步触发卡3的同步触发信号；当运动控制卡I接收到同步触发信号的上升沿时，发送命令触发该板卡控制的三个电容传感器4给板卡发送当前测量的数据，经过串口电平转换电路1-6到达FPGA模块1-2引脚上，FPGA模块1_2通过内部的信号处理模块将数据按字节接收然后存储在双口 RAM里，并且在接收数据完成后输出接收完成信号；
[0022]步骤二:产生的接收完成信号与DSP模块1-1的一个外部中断引脚相连，该接收完成信号上升沿会触发DSP模块1-1外部中断，在DSP模块1-1中断程序中会将存储在双口RAM里的数据读取到DSP模块1-1中，完成同步读取多路电容传感器4信号的过程。
[0023]同步触发卡3通过FPGA内部的锁相环模块生成5kHz时钟，通过VME总线2上的F2E14引脚输出，挂在VME总线2上。
[0024]在每块运动控制卡I的FPGA模块1_2和CPLD芯片1_3中，将F2E14引脚经过电平转换并且连接到串口电平转换电路1-6上的RS422TX4引脚上，然后通过三路串口 1_7的CLKP和CLKN差分时钟引脚输出，接到电容传感器4上用于触发电容传感器4发送数据。
[0025]串口电平转换电路1-6采用SP3490芯片来实现。
[0026]DSP模块1-1采用型号为TMS320C6414的DSP芯片来实现。
[0027]FPGA模块1-2采用型号为EP2S60F102014N的FPGA芯片来实现。
[0028]本实施方法应用于承载硅片的掩膜台微动台的数据读取控制，该微动台是一个拥有六自由度的运动台体，至少需要六路传感器数据才能获得整个台体的位置和姿态，本实施方式中设置两块运动控制卡和六个电容传感器，
[0029]软件上包括基于DSP开发的软件CCStud1以及