绝对值编码器信号处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电子通信技术领域，特别是涉及一种绝对值编码器信号处理装 置。
【背景技术】
[0002] 绝对值编码器具有每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆、无需找参考点 而且不用一直计数的优点，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量 以及定位控制中。传统的绝对值编码器位置的读取以及数据处理是利用FPGA(Field- ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）芯片按照与绝对值编码器之间的协议来实 现的，并需要利用专门总线将相关数据提供给后续处理设备。采用这种方案一般受FPGA芯 片价格等影响，系统成本较高。 【实用新型内容】
[0003] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种成本较低的绝对值编码器信号处理装置。
[0004] 一种绝对值编码器信号处理装置，用于对绝对值编码器输出的位置信号进行处 理，包括：读取电路，用于与所述绝对值编码器连接并获取所述绝对值编码器输出的位置信 号以及校验信息；脉冲计数电路，用于与所述绝对值编码器连接并根据所述绝对值编码器 输出的波形信号进行脉冲计数；以及位置处理电路，与所述读取电路、所述脉冲计数电路连 接，用于根据所述校验信息判断所述位置信号是否正确；所述位置处理电路还用于在所述 位置信号正确时更新位置信息并将所述脉冲计数电路的计数值清零；所述位置处理电路还 用于在所述位置信号错误时根据当前的位置信息以及所述脉冲计数电路的计数值计算出 正确的位置信号后更新所述位置信息并将所述脉冲计数电路的计数值清零。
[0005] 在其中一个实施例中，还包括：转换控制电路，与所述位置处理电路连接，用于根 据正确的位置信号生成模拟量控制信号；模拟量生成电路，与所述转换控制电路连接，用于 根据所述模拟量控制信号将所述正确的位置信号转换为模拟量信号后输出。
[0006] 在其中一个实施例中，所述模拟量生成电路为脉冲宽度调制电路；所述模拟量控 制信号用于调节所述脉冲宽度调制电路输出的脉冲信号的占空比。
[0007] 在其中一个实施例中，还包括：输出电路，与所述模拟量生成电路连接，用于将所 述模拟量信号输出给后续处理设备；采样校验电路，与所述模拟量生成电路的输出端、所述 输出电路的输出端连接，用于将所述输出电路输出端的信号与所述模拟量生成电路输出端 的信号进行比较后判断二者是否相同并在二者不相同时输出报错信息。
[0008] 在其中一个实施例中，还包括通讯电路，与所述采样校验电路连接，用于将所述报 错信息输出给后续处理设备。
[0009] 在其中一个实施例中，所述读取电路、所述脉冲计数电路以及所述位置处理电路 集成在一数字处理芯片内。
[0010] 在其中一个实施例中，所述读取电路包括读取接口以及接口驱动电路；所述读取 接口用于与所述绝对值编码器连接，并与所述接口驱动电路连接；所述接口驱动电路还与 所述位置处理电路连接。
[0011] 在其中一个实施例中，所述读取接口为串行外设接口。
[0012] 上述绝对值编码器信号处理装置，通过读取电路、脉冲计数电路以及位置处理电 路即可实现对绝对值编码器输出的位置信号的处理，处理过程无需使用专门的FPGA芯片， 生产成本较低。
【附图说明】
[0013] 图1为一实施例中的绝对值编码器信号处理装置的结构框图；
[0014] 图2为另一实施例中的绝对值编码器信号处理装置的结构框图；
[0015] 图3为一实施例中的绝对值编码器信号处理方法的流程图；
[0016] 图4为另一实施例中的绝对值编码器信号处理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018] -种绝对值编码器信号处理装置，用于对绝对值编码器输出的位置信号进行处理 以便提供给后续处理系统。图1为一实施例中的绝对值编码器信号处理装置的结构示意 图，包括读取电路110、脉冲计数电路120以及位置处理电路130。其中，读取电路110、脉冲 计数电路120分别与位置处理电路130连接。
[0019] 读取电路110用于与绝对值编码器连接以接收其输出的位置信号以及校验信息。 绝对值编码器输出的校验信息是指其内部校验电路对输出的位置信号进行校验获得的校 验码。具体地，读取电路110包括读取接口 112以及接口驱动电路114。其中，读取接口 112与接口驱动电路114连接，并通过绝对值编码器的DATA+、DATA-、CLK+以及CLK-端与 绝对值编码器连接。在本实施例中，读取接口 112采用串行外设接口（SerialPeripheral Interface，SPI)，绝对值编码器为EnDat绝对值编码器。因此，读取接口 112根据其与EnDat 绝对值编码器之间的协议（即EnDat协议）进行绝对值编码器位置信号以及校验信息的读 取，从而获得位置信号以及校验信息。
[0020] 脉冲计数电路120用于与绝对值编码器连接并根据绝对值编码器输出的波形信 号进行脉冲计数。在本实施例中，绝对值编码器信号处理装置还包括模拟量处理电路140。 模拟量处理电路140通过与绝对值编码器的模拟量正弦信号输出端A+、A-、B+以及B-连 接，从而接收绝对值编码器自身带有的模拟量正弦信号。模拟量处理电路140将接收到的 模拟量正弦信号处理为方波信号后输出给脉冲计数电路120进行脉冲计数。在本实施例 中，脉冲计数电路120为正交编码脉冲计数电路（QuadratureEncoderPulse，QEP)。
[0021] 位置处理电路130用于接收读取电路110读取到的位置信号以及校验信息，并根 据接收的校验信息判断读取到的位置信号是否正确。具体地，位置处理电路130会根据接 收到的位置信号计算得到一个校验值，从而将该校验值与校验信息中获取到的校验值进行 比较。若二者一致则表示校验正确，从而判断该位置信号为正确的位置信号，反之则该位置 信号不正确。位置处理电路130还用于在位置信号正确时更新位置信息，即将当前正确的 位置信号替换掉原有的位置信息中的位置信号。同时，位置处理电路130还会将脉冲计数 电路120的计数值清零，以便进行下一次的位置信号读取。在一实施例中，绝对值编码器信 号处理装置还包括存储电路，用于存储更新后的位置信息，即在未更新之前，存储单元中的 位置信息为脉冲计数单元120计数开始时的位置信息（即绝对值编码器的初始位置）。
[0022] 位置处理电路130还用于在判断出位置信号不正确时，根据当前的位置信息以及 脉冲计数电路120的计数值计算得到正确的位置信号，从而在获得正确的位置信号后更新 位置信息并对脉冲计数电路120的计数清零。位置处理电路130会在电路受到干扰导致位 置信号错误时对位置信号进行处理，从而避免错误的位置信号对后续处理设备产生较大的 影响，提高了系统的抗干扰能力。具体地，位置处理电路130计算正确的位置信号的公式如 下：
[0023]
[0024] 其中，PMW表示正确的位置信号，为当前的位置信号，从位置信息中可以直接读 取获得，K为计数值，PA为绝对值编码器旋转一周后位置信号的变化量，KAS所述绝对值编 码器旋转一周后所述脉冲计数电路的计数值的变化量。在一实施例中，也可以先判断脉冲 计数电路120的计数值K是否为零，若为零，则表示绝对值编码器的位置未发生变化，不会 对位置信息进行更新。在计数值K大于零时才通过上述公式进行计算得到正确的位置信 号。在本实施例中，绝对值编码器旋转一周其位置信号的变化量PAS65536,其旋转一周后 脉冲计数电路120的计数值的变化量心为8192。因此，公式（1)为：
[0025]
[0026] 经过上述处理后，可以避免因为校验信息错误时位置信号突变的情况发生，提高 了系统的可靠性。
[0027] 上述绝对值编码器信号处理装置，通过读取电路110、脉冲计数电路120以及位置 处理电路130即可实现对绝对值编码器输出的位置信号的处理，处理过程无需使用专门的 FPGA芯片，生产成本较低。并且，上述装置会在数据校验失败（即校验信息错误）时根据脉 冲计数电路120的计数值以及当前位置信息计算得到正确的位置信号，从而避免校验失败 时位置信号突变的情况发生，提高了系统的可靠性。
[0028] 图2为另一实施例中的绝对值编码器信号处理装置的结构框图，其包括接口电路 212、接口驱动电路214、脉冲计数电路220、位置处理电路230以及模拟量处理电路240,还 包括转换控制电路255、模拟量生成电路260、输出电路265、采样校验电路270以及通讯电 路275。其中，接口电路212、接口驱动电路214、脉冲计数电路220、位置处理电路230以及 模拟量处理电路240在前述实施例中已经详细介绍的部分，此处不赘述。
[0029] 在本实施例中，位置处理电路230还用于将计算得到的位置信号转换为角度信 号，其转换公式为
T为转换后的角度信号。位置处理电路230还用于根 ^A 据该角度信号T生成两路正交的正弦信号瞬时值（一路为C相，一路为D相），计算公式如 下：
[0030] C=sinT，D=cosT
[0031] 其中，C为第一正弦信号瞬时值，D为第二正弦信号瞬时值。
[0032] 位置处理电路230产生的两路正交的正弦信号变化一周的周期与绝对值编码器 转一圈的周期匹配。由于位置处理电路230产生的正弦信号瞬时值为数字量信号，需要转 换为模拟量后输出。
[0033] 转换控制电路255与位置处理电路230连接，用于根据两路正交的正弦信号瞬时 值生成模拟量控制信号。模拟量生成电路260与转换控制电路255连接，用于根据转换控 制电路255输出的模拟量控制信号将位置信号转换为模拟量信号后输出。在本实施例中， 模拟量生成电路260为PWM脉冲宽度调制电路。因此，模拟量控制信号用于对脉冲信号的 占空比进行调整，从而对输出的模拟量信号进行控制。具体地，模拟量控制信号可以根据以 下公式计算获得：
[0034]
[0036] 其中，占空比为0时对应C、D相为负向最大值；占空比为50%时对应C、D相为零 值；占空比为100%时对应C、D相为正向最大值。
[0037] 通过上述电