[发明专利]一种基于Nios II处理器的编码器接口测试装置

说明书

技术领域

本发明属于编码器检测领域，具体涉及一种编码器接口测试装置，用于数控系统中编码器接口信号测试。 

背景技术

在数控系统中，编码器是测量系统的核心功能部件，其按照工作原理不同可分为增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。而绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，它的示值只与测量的起始和终止位置有关。增量式编码器接口类型有1Vpp正余弦脉冲和TTL电平脉冲，而绝对式编码器因编码器厂家的不同其接口类型不同，主要有海德汉的Endat接口、IC-Haus的BISS接口、多摩川、斯特曼hiperface协议、SSI。 

编码器在安装之后，需要针对其接口类型进行开发，同时还需要对其测试或者参数调整。一些编码器厂商会提供针对其生产编码器进行测试软硬件平台，如海德汉公司的IK215 PC计算机扩展卡和ATS（Adjusting and TestingSoftware）调试软件、IC-Haus公司的SinCosYzer Workstation测试平台和RENISHAW公司的SiGNUM测试平台。目前的测试平台能对自家接口的编码器进行完整的测试。但是这些测试平台存在以下问题： 

1.只能对厂家自己定义接口的编码器进行测试，无法兼容其他厂家接口的编码器； 

2.采用编码器接口卡和PC机架构，体积比较庞大，携带不方便，不利于工业现场测试，同时PC机成本也比较高； 

发明内容

本发明提供一种基于Nios II处理器的编码器接口测试装置，解决现有编码器测试平台中编码器接口不能相互兼容问题和携带不方便问题，具有成本低、功能强、体积小、结构紧凑、集成度高的特点。 

本发明解决其技术问题所采用下述的技术方案： 

一种基于Nios II处理器的编码器接口测试装置，包括一个大规模现场可编程门阵列（以下简称FPGA）芯片、两个同步动态随机存储器（以下简称SDRAM）芯片、一个Flash存储芯片、增量式TTL接口模块、增量式正余弦接口模块、绝对式接口模块、一个液晶显示屏LCD、PS/2接口鼠标和键盘。增量式TTL接口模块由两个差分转单端信号芯片组成，增量式正余弦接口模块由两个差分比例放大器和一个AD采集芯片组成。 

本发明采用SOPC（System On a Programmable Chip,可编程片上系统）技术，利用FPGA的可编程特性，在单个FPGA芯片中内嵌Nios II处理器，代替专用嵌入式处理器芯片。在同一FPGA芯片中，同时集成了SDRAM接口控制器、Flash接口控制器、LCD接口控制器、增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、绝对式接口控制器、PS/2接口控制器。将FPGA与SDRAM存储器、Flash芯片、LCD显示屏、增量式TTL接口模块、增量式正余弦接口模块、绝对式接口模块、PS/2接口鼠标键盘外围控制电路整合在一起，形成一个独立的、高集成度、可编程的嵌入式测试系统。 

本发明的Nios II处理器是该装置的处理核心，其通过Alavon总线分别 与片内的SDRAM接口控制器、Flash接口控制器、LCD接口控制器、增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、绝对式接口控制器、PS/2接口控制器相连。装置上电启动后，FPGA先从Flash芯片读取配置程序，完成配置后，启动Nios II处理器。Nios II处理器从Flash读取系统程序，然后把程序加载到SDRAM中。Nios II处理器分别对LCD接口控制器、PS/2接口控制器、增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、绝对式接口控制器进行初始化。LCD接口控制器初始化时先在SDRAM开辟一个内存区域，用于图像数据缓存和更新，然后对LCD接口控制器内部SGDMA(Scatter-Gather DMA)控制器初始化，并启动SGDMA传输。PS/2接口控制器初始化主要是内部寄存器复位操作和中断向量注册。增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、绝对式接口控制器初始化也是内部寄存器复位操作。Nios II处理器在设备初始化之后，启动操作系统运行，通过响应用户操作命令完成相应程序运行。