基于FPGA和ARM设计EnDat2.2接口电路

【摘要】绝对式光电编码器作为一种数字化位置检测装置，已经广泛应用于现代工业、国防等测控技术领域。绝对式编码器的数据传输需要遵循一定的串行协议，国内外许多编码器公司都开发出了各自的绝对式编码器通信协议，其中德国Heidenhain公司推出的EnDat2.2协议因其高速率、高智能、高可靠性和成本低而得到全球各大数控厂商的青睐，其丰富的功能和通用性以及前瞻的安全设计方法使EnDat2.2接口成为编码器行业的标准协议。针对数控系统对EnDat2.2接口系统的需求和替代厂家昂贵接口板卡，本文使用FPGA和ARM9设计出双路的编码器接口电路，并在LC181光栅尺上进行了应用和测试。本文分别介绍增量式和绝对式编码器的工作原理和数据传输方式，分析和比较了两种编码器的优缺点，得出了绝对式光电编码器数据传输可靠性高，适合高速、高精度的系统的结论。然后详细分析了与EnDat2.2接口协议相关的硬件电路、电气标准、数据帧格式等。并在FPGA的软件开发环境Quartusii11.0下，用VerilogHDL语言实现了双路EnDat2.2的编码器接口电路，在ModelSim上进行了时序仿真和调试。使用S3C2440ARM9作为主控器件，4.7寸触摸屏作为人机交互接口，在硬件平台上移植了linux操作系统，并完成对FPGA设备驱动的设计和用户操作程序的开发。最后通过实验调试实现了编码器位置值的实时显示，使串口的波特率达到2Mb/s，每秒可以传输50帧的目标。
【作者】孙大海；
【导师】艾华；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，光学工程，2013，硕士
【关键词】EnDat2.2；编码器；增量式；绝对式；FPGA；S3C2440ARM9；Linux；

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