[发明专利]一种多协议兼容的多路信号采集系统

说明书

一种多协议兼容的多路信号采集系统，该系统包括信号接收单元、逻辑处理单元和信号发送单元；所兼容的信号包括EnDat协议信号、BiSS协议信号和正交增量信号三种信号；信号接收单元包括多个RS‑422/485输入接口，每个输入接口对应有一个拨码开关和相应差分电路，每个输入接口通过拨码开关设置决定接收上述三种信号中的某一种信号；逻辑处理单元为可编程逻辑器件；信号发送单元包括一个RS‑485输出接口和相应差分电路、一个光纤输出接口；输入接口接收到的数据信号经可编程逻辑器件处理后，分别由RS‑485接口和光纤接口输出。本发明利用一种接口实现不同种类信号的采集，并通过两种方式输出，极大增加了数据采集系统的灵活性和实用性，可满足不同的数据采集要求。

技术领域

本发明涉及一种多协议兼容的多路信号采集系统，主要应用于机电控制系统，属于信号处理技术领域。

背景技术

在大型运动控制系统中，往往需要运用不同位移传感器，如增量式光栅尺、绝对式光栅尺、容栅尺、光电位置传感器等，以得到运动系统的位置反馈。而不同传感器的接口协议不尽相同，其中绝对位置的传感器多采用EnDat协议或BiSS协议编码，而增量式传感器多采用正交增量编码，因此系统往往需要为每种信号配置相应的数据采集板卡。

在实际数据采集过程中，利用不同的数据采集板卡对不同协议接口进行数据采集，增加了电路复杂程度，扩大了板卡所占体积，成本也相应地增加。不同板卡需要传输数据给上位机，增加了上位机接口数量和软件复杂程度，也难以统一系统接收数据的时间，时钟无法对齐，造成数据处理困难。而在输出端，对于不同的系统，数据传输的速率要求不同，速度要求不高的系统多采用RS-485接口将数据输出，而需要更高传输速率的输出接口多采用光纤接口。故单一的输出端也难以满足不同系统对数据输出的要求。

发明内容

在需要位置反馈的运动控制系统中，为了利用同一数据采集板卡采集不同协议的数据，有效地增加数据采集系统的实用性，本发明设计了一种多协议兼容的多路信号采集系统，使信号采集板卡利用同一输入接口，通过拨码开关的设置，可以用来接收不同协议的数据，并通过光纤和RS-485接口将数据输出。

本发明的技术方案如下：

所述兼容协议信号包括Endat协议信号、BiSS协议信号和正交增量信号，其特征在于：同一接口通过拨码开关设置可以接收不同种类的信号；数据采集系统包括信号接收单元、逻辑处理单元和信号发送单元；其中信号接收单元包括多个RS-422/485输入接口以及对应的拨码开关和相关电路，每个输入接口通过拨码开关设置决定接收相应类型的信号；信号发送单元包括一个RS-485输出接口和相关电路、一个光纤输出接口；

所述逻辑处理单元按功能模块分为顶层模块、多个数据接收子模块、数据发送第一子模块、数据发送第二子模块、使能子模块和时钟发生子模块；其中，顶层模块用于设置各子模块的配置信息和实例化各子模块；时钟发生子模块用于将逻辑处理单元的系统时钟分频以产生各模块所需的时钟，并发送给各个子模块；每个数据接收子模块包括BiSS模块、EnDat模块和增量编码模块三种解码模块，每个解码模块用于处理相应协议的信号；使能子模块用于读取拨码开关的状态，并发送给数据接收子模块，用以确定数据接收子模块使用何种解码模块；数据接收子模块数量由输入接口数量决定，每个输入接口对应一个数据接收子模块；数据接收子模块接收对应接口的数据信号，并分别输出给数据发送第一子模块和数据发送第二子模块；数据发送第一子模块将所接收到的各个接口的数据通过RS-485接口输出，数据发送第二子模块将所接收到的各个接口的数据通过光纤输出。

所述输入接口的数量至少为4个。

所述逻辑处理单元为可编程逻辑器件，采用FPGA或CPLD中一种。

所述拨码开关至少包含2位拨码盘，其表示的3种状态分别对应EnDat协议信号、BiSS 协议信号和正交增量信号。