[实用新型]基于多路增量型编码器信号采集处理的检测系统

说明书

本实用新型公开了一种基于多路增量型编码器信号采集处理的检测系统，包括现场可编程门阵列模块、电平转换芯片和上位机组成；现场可编程门阵列模块由FPGA数据处理模块和嵌入式ARM内核组成；FPGA数据处理模块用于采集处理外部编码器输出的A+、B+信号,或A‑、B‑信号，或A相和B相的差分信号；ARM内核与上位机进行通讯，解析上位机发送的命令，并根据上位机发送的命令与FPGA数据处理模块进行通讯，将FPGA数据处理模块的数据传输到内核，然后上报给上位机；电平转换芯片用于将外部编码器输出的TTL电平转换为现场可编程门阵列模块所使用的电平。本实用新型可同时采集多路编码器的信号，与现有使用单片机直接进行编码器信号采集相比，并行采集速度快、精度更高。

技术领域

本实用新型涉及编码器信号采集处理的检测系统，尤其是涉及基于多路增量型编码器信号采集处理的检测系统。

背景技术

目前，步进电机使用越来越多，不同的步进电机扭矩与带载能力不同，如果步进电机运动速度或者带载不匹配会引起丢步，从而引起机械运动不到位，造成机械碰撞或者其他风险。

现有使用单片机直接进行编码器信号采集，但是，使用单片机硬件资源（定时器、外部中断等）进行信号采集，单片机硬件资源有限，不能支持多路编码器信号采集；同时，使用单片机普通IO进行信号采集，由于单片机是通过串行接口通信，如果是多路编码器，单片机在采集信号时存在漏检的风险。也有采用单片机或DSP（英文digital signalprocessing的缩写,数字信号处理器）与FPGA（英文Field-Programmable Gate Array的缩写，现场可编程门阵列）共同工作方式，单片机或DSP作为主机，FPGA为从机，通过单片机或DSP给FPGA发送命令，完成相应的功能，但是这样制造成本较高。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种基于多路增量型编码器信号采集处理的检测系统。

为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：

本实用新型所述基于多路增量型编码器信号采集处理的检测系统，包括现场可编程门阵列模块、电平转换芯片和上位机组成；所述现场可编程门阵列模块由FPGA数据处理模块和嵌入式ARM内核组成；所述FPGA数据处理模块用于采集处理外部编码器输出的A+、B+信号,或A-、B-信号，或A相和B相的差分信号；所述ARM内核与所述上位机进行通讯，解析上位机发送的命令，并根据上位机发送的命令与FPGA数据处理模块进行通讯，将FPGA数据处理模块的数据传输到内核，然后上报给上位机；所述电平转换芯片用于将外部编码器输出的TTL电平转换为现场可编程门阵列模块所使用的电平。

所述ARM内核通过RS485、CAN或USART方式将所述FPGA数据处理模块的数据传输给所述上位机。

本实用新型优点在于可以同时采集多路编码器的信号，与现有使用单片机直接进行编码器信号采集相比，并行采集速度快、精度更高。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

具体实施方式

本实用新型所述基于多路增量型编码器信号采集处理的检测系统，包括现场可编程门阵列模块、电平转换芯片（型号：TXB0106）和上位机组成；现场可编程门阵列模块由FPGA数据处理模块和嵌入式ARM M3内核组成；FPGA数据处理模块用于采集处理外部编码器输出的A+、B+信号,或A-、B-信号，或A相和B相的差分信号；ARM M3内核通过RS485、CAN或USART方式与上位机进行通讯，解析上位机发送的命令，并根据上位机发送的命令与FPGA数据处理模块进行通讯，将FPGA数据处理模块的数据传输到ARM M3内核，然后上报给上位机；电平转换芯片用于将外部编码器输出的5V TTL电平转换为现场可编程门阵列模块所使用的3.3V电平。

FPGA数据处理模块能够记录32位数据，并可根据需要随时扩展至64位、128、256位等等，没有位数限制，极大的增强了适用性。电平转换芯片相对于高速光耦来讲成本低、通道多，速度比高速光耦快。