[发明专利]基于分布式定时器的增量式编码器的采集系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于分布式定时器的增量式编码器的采集系统及方法，包括：第一定时器：工作于脉宽调制模式，包括N+1路输出，其中N路输出用于驱动电机，第N+1路输出的占空比最小，形成与N路输出同步的单脉冲输出至第二定时器及第三定时器；第二定时器：连接正交编码器的A、B相，对正交编码器进行脉冲计数；第三定时器：连接正交编码器的A、B相，对正交编码器进行脉冲计时。采用与PWM周期同步的触发信号，获取正交编码器在一个PWM周期内精确的脉冲个数与单个脉冲的时间，得到在一个PWM周期精确的速度值，对于作高精度控制有非常重大的意义。

技术领域

本发明涉及采集电路技术领域，具体地，涉及基于分布式定时器的增量式编码器的采集系统及方法。

背景技术

正交编码器的采集可以由FPGA来完成，并采用M-T算法来提高采集的精度，这也是许多电机驱动设备常用的方法，例如：一种基于校准技术提高编码器精度的方法。

正交编码器的采集也可以由DSP来完成，DSP部分(特别是TI的产品)的外设功能(本专利主要为定时器部分的功能)，结合M-T算法也可以实现编码器的高精度采集，但其很难严格保持与系统控制时的刻一致。

以上两类产品的缺陷十分明显：

a:FPGA在实现编码器方面需要的单位成本远高于相应的单片机平台，而且目前FPGA的开发灵活度低于基于ARM的信号处理芯片。

b:DSP运算处理芯片与基于ARM单片机平台的运算处理芯片相比，开发难度与周期都要求较高，而且基于DSP运算处理芯片相对成本高于基于ARM单片机平台的运算处理芯片，另外如何结合系统控制(通常为PWM控制)较为困难。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于分布式定时器的增量式编码器的采集系统及方法。

根据本发明提供的一种基于分布式定时器的增量式编码器的采集系统，包括：

第一定时器：工作于脉宽调制模式，包括N+1路输出，其中N路输出用于驱动电机，第N+1路输出的占空比最小，形成与N路输出同步的单脉冲输出至第二定时器及第三定时器；

第二定时器：连接正交编码器的A、B相，对正交编码器进行脉冲计数；

第三定时器：连接正交编码器的A、B相，对正交编码器进行脉冲计时。

较佳的，所述第二定时器包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道和所述第二通道分别连接正交编码器的A、B相，对正交编码器进行脉冲计数，所述第三通道连接所述第一定时器的第N+1路输出，用于锁存脉冲时刻的脉冲的计数值。

较佳的，所述第三定时器包括第四通道、第五通道和第六通道，所述第四通道和第五通道通过异或门连接正交编码器的A、B相，获取异或门输出信号的上升沿及下降沿，所述第六通道连接所述第一定时器的第N+1路输出，用于锁存脉冲时刻k的脉冲出现的时间值。

较佳的，还包括：

计数计时模块：分别连接所述第一定时器、所述第二定时器和所述第三定时器，采用MT方法得到k时刻的速度V_k：

其中，T为脉宽调制模式的PWM周期时长，P_k为脉冲的计数值，T_k为脉冲出现的时间值。

根据本发明提供的一种基于分布式定时器的增量式编码器的采集方法，包括：

将第一定时器工作于脉宽调制模式，包括N+1路输出，其中N路输出用于驱动电机，第N+1路输出的占空比最小，形成与N路输出同步的单脉冲输出至第二定时器及第三定时器；

通过连接正交编码器的A、B相的第二定时器对正交编码器进行脉冲计数；