[发明专利]四通道的数控系统ENDAT2.2接口

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床领域的绝对式编码器的数据接收，具体地说是一种四通道的数控系统ENDAT2.2接口。

背景技术

数控机床系统中使用的传统的编码器接口只能支持增量式编码器的相关通信协议，当系统在工作中断电的时候，位置数据往往因为不能及时保存而造成丢失。在重新上电后由于丢失了位置数据，使得系统不能够对未加工完成的工件继续加工，从而造成生产的损失。绝对式编码器的每个位置都有一个唯一的标识，所以无需记忆数据。而国内外目前现有绝对式编码器接口大多只支持一路数据接口，这造成了引脚与芯片逻辑资源的浪费，因此开发一种多通道的绝对式编码器数字接口显得十分必要。在众多的光电式编码器协议中，德国海德汉公司推出的最新接口协议ENDAT2.2因为它优越的特性而逐步地适用在大多数数控系统上。ENDAT2.2与其他编码器的接口协议相比，它具有如下优点：位置值与附加信息可同时传输；实现了全数字传输功能；具有监控和诊断功能；具有更宽的电压范围和更高的传输速率。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种可以实时接收四通道绝对位置值数据，避免因掉电位置数据丢失的支持四通道ENDAT2.2协议的数字编码器接口。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：四通道的数控系统ENDAT2.2接口，包括

FPGA模块，通过数据收发接口电路向编码器发送命令，同时读取编码器的反馈数据；通过PCI总线将该反馈数据传送给上位机，并将上位机对光电编码器的控制信号通过数据收发接口电路输出至编码器；

数据收发接口电路，接收四通道的编码器数据，同时向四通道编码器发送命令。

所述FPGA模块包括：

SOPC模块，是上位机的协处理器，通过ENDAT接口IP核读取和发送编码器的反馈数据，并对双口RAM模块进行读写操作；

ENDAT接口IP核，分别与编码器和SOPC模块中的ENDAT端口通信；

PCI接口IP核，负责下位机与上位机之间通过PCI总线协议进行通讯；与双口RAM模块和上位机通信；

双口RAM模块，用来存储编码器的反馈数据和上位机发出的指令以及参数，分别与PCI接口IP核和SOPC模块的RAM端口通信。

所述SOPC模块包括软核处理器，片上存储器，RAM端口和ENDAT端口，通过AVALON总线互相通信；RAM端口可以通过双口RAM模块进行读写操作；ENDAT端口与ENDAT接口IP核通信。

所述数据收发电路包括4通道的RS485串口协议电平转换电路和4通道的九针串口。

所述编码器为支持ENDAT2.2数据协议的绝对式的光电编码器，并自带ROM存储器。

所述反馈数据为编码器的位置值，编码器的型号和参数，用于伺服电机运转状态的诊断信息。

所述FPGA模块读取编码器的反馈数据步骤为：

FPGA模块从双口RAM模块中读取上位机发来的命令和参数；

将命令和参数发送给编码器；

下位机开始接受编码器发送数据；

将编码器的位置值和编码器圈数保存在双口RAM模块中；

如果继续读取位置值，返回下位机开始接受编码器发送数据步骤；

如果不继续读取位置值，读取结束。

本发明具有以下优点：

1 实现了四通道绝对编码器位置值的实时接收，解决了传统的只能接收一路数据或者只能接收增量式位置值在检测多个电机状态时产生的问题。

2 传统的ENDAT2.2接口使用片外ram和独立的PCI接口芯片实现信息存储和与上位机之间的数据通讯。为了提高接口的集成性，本专利采用ALTERA公司提供的Cyclone III系列FPGA芯片并将整个系统集成在一个硅片上。因为Cyclone III提供了大量的逻辑单元(LE)，所以将系统的RAM和PCI接口从片外移植到片上，这样大大提高了SOPC系统的灵活性和可扩充性。

3 本接口不仅可以实现传统编码器接口对于位置值的读取，还可以完成对编码器参数和诊断信息的读取，从而实现对伺服电机的运动控制。

附图说明

图1为应用四通道的数控系统ENDAT2.2接口系统结构框图；

图2为本发明FPGA模块结构框图；

图3为下位机驱动流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。