专利名称：一种编码器数据的采集方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种编码器数据的采集方法及设备，属于工业控制技术领域。
背景技术：
编码器(Encoder)是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的 信号形式的设备。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类，绝对式编码器的输出 数据反映了测量的绝对位置，是一个确定的数字码。在工业控制领域中，绝对式编码器的位 置数据采集是一项比较关键的工作。市场上主要的绝对式编码器供应商都提供相应的数据 采集芯片，即解码芯片，通过解码芯片来获取位置数据实现起来比较容易，但却耗费了很多 额外的系统成本和电路板面积。同时，市场上也缺少针对多种品牌编码器的一种可配置的 宽适用性数据采集模块由于每一种品牌的编码器的位置数据的输出方式都不相同，而实际的工业应用 中，很多情况需要在同样的环境条件下，使用多种编码器中的其中一种。当这种情况发生的 时候，现有技术下无法完成以通用的方法采集多种编码器中任意一种的位置值。
发明内容
本发明提供了一种编码器数据的采集方法及设备，以解决在实际的工业应用中， 当需要采集多种编码器中任意一种的位置值时无法完成的问题。一种编码器数据的采集方法，包括采集预定的编码器中任意一种编码器的位置值，并输出；将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据的编码器。一种编码器数据的采集设备，包括数据采集模块，用于采集预定的编码器中任意一种编码器的位置值，并输出；编码器选择模块，用于将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据的 编码器。本发明通过采集任意一种编码器的位置值，并将对应的编码器选择为当前采集数 据的编码器，当实际的工业应用需要时，实现了采集多种编码器中任意一种的位置值。
图1是本发明的具体实施方式
提供的编码器数据的采集方法的流程示意图；图2是本发明的具体实施方式
提供的FPGA与亨氏乐编码器之间的通信信号示意 图；图3是本发明的具体实施方式
提供的FPGA与海德汉编码器之间的通信信号示意 图；图4是本发明的具体实施方式
提供的FPGA与多摩川编码器之间的通信信号示意 图5是本发明的具体实施方式
提供的编码器数据的采集设备的结构示意图。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
提供了 一种编码器数据的采集方法，主要是一种通过现场 可编程门阵列FPGA实现的可配置宽适用性编码器数据采集方法。在编码器市场上，亨士乐 (HENGSTLER)、海德汉(HEIDENHAIN)和多摩川(TAMAGAWA)是三种比较常用的编码器。亨士 乐应用的数据采集协议是BiSS协议(双向同步串行协议)，海德汉应用的数据采集协议是 EnDat协议(Encoder Data协议，海德汉定义的双向串行接口)，多摩川编码器的数据采集 协议是NRZ协议。因此，本实例提出了一种通过FPGA实现一个可选择性地采集以亨氏乐、 海德汉或多摩川三种编码器中的任意一种编码器的位置值的软核模块为例，对编码器数据 的采集方法进行详细说明，并且本发明提供的技术方案绝不仅限于上述三种编码器，目前 已有的编码器均能通过本发明的方法实现数据采集。为了更清楚的说明本具体实施方式
提供的编码器数据的采集方法，现结合说明书 附图对该方法进行详细说明，如图1所示，该方法具体可以包括步骤11，采集亨氏乐、海德汉或多摩川中任意一种编码器的位置值，并输出。具体地，在FPGA中通过编程设计出亨氏乐编码器数据采集模块、海德汉编码器数 据采集模块和多摩川编码器数据采集模块，这三个编码器数据采集模块都以软核模块的形 式保存在FPGA中，并且每个模块都通过数据线与相应的编码器连接。 对于亨氏乐编码器，其应用的数据采集协议是BiSS协议，因此如图2所示，亨氏 乐编码器数据采集模块可以通过FPGA和编码器之间通信信号为Clock和Data。Clock 是FPGA发送给编码器的时钟信号，Data为编码器返回给FPGA的串行数据信号，包括最大 64bit的位置数据，2bit的状态数据，6bit的CRC校验值，Ibit的MCD值。具体通信过程如 下Clock信号在连续的高电平后转到低电平，并连续的输出占空比为50%的时钟信号，频 率从IOOKhz到IOMhz可变；Clock的第一个下降沿被认为是发送给编码器的request信号， 编码器接收到request信号后，经过一定时间的传播延时和计算延时后，返回给FPGA —个 Mart信号，随后便是一系列的数据信号。FPGA同步地采集字氏乐编码器的信号后，将这些 信号输出给编码器选择模块。对于海德汉编码器，其应用的数据采集协议是EnDat协议，因此如图3所示，海 德汉编码器数据采集模块可以通过FPGA和编码器之间通信信号为Clock和Data。Clock 是FPGA发送给编码器的时钟信号，Data为编码器返回给FPGA的串行数据信号，包括最大 64bit的位置数据，2bit的状态数据，6bit的CRC校验值，Ibit的MCD值。Endat协议中的数 据线为双向，在Clock的第一个下降沿的两个周期后，FPGA通过数据线向编码器发送串行 的^Dit数据000111，来向编码器索取位置数据。经过一段时间的延迟后，编码器返回Ibit 开始位，随后便是低位在前，高位在后的位置值，跟随在位置值后的是的CRC校验位。 FPGA同步地采集海德汉编码器的信号后，将这些信号输出给编码器选择模块。对于多摩川编码器，其应用的数据采集协议是NRZ协议，因此如图4所示，多摩川 编码器数据采集模块可以通过FPGA和编码器之间通信信号为Clock和Data。Clock是FPGA 发送给编码器的时钟信号，Data为编码器返回给FPGA的串行数据信号，包括最大64bit的 位置数据，2bit的状态数据，6bit的CRC校验值，Ibit的MCD值。FPGA通过向Data端发送连续的4bit数据0000，来向编码器索取串行位置值。延迟一段时间后，编码器返回Ibit的 高电平，即起始位，随后便是17bit的串行位置数据，和的CRC校验位。FPGA同步地将 这些有效数据值采集后存储，留待后续电路使用。步骤22，将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据的编码器。编码器选择模块也是在FPGA中通过编程设计出的软核模块，用于将接收到的位 置值对应的编码器选择当前采集数据的编码器。具体地，编码器选择模块通过一个内部或 外部的选择信号，来根据系统中使用编码器的情况来选择相应的数据采集模块，当选择信 号为二进制数00、01或10时，分别选择使用亨士乐编码器，海德汉编码器或多摩川编码器。本具体实施方式
在多种编码器选择使用的情况下，可方便的只通过一个选择信 号，选择其中一种编码器，使每块控制板不再局限于某一种编码器，从而使系统的通用性大 大增强；由于目前的工业设计理念是系统要求电路板面积要足够小，因此直接用FPGA实现 数据采集协议来获取数据而不使用解码芯片可显著地节省电路板面积。本发明的具体实施方式
还提供了一种编码器数据的采集设备，如图5所示，该设 备中的各个模块是通过在FPGA中编程设置的软核模块，具体可以包括数据采集模块51和 编码器选择模块52，数据采集模块51用于采集预定的编码器中任意一种编码器的位置值， 并输出；编码器选择模块52用于将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据 的编码器。进一步地，在数据采集模块51中可以包括亨氏乐编码器数据采集模块511、海德 汉编码器数据采集模块512和多摩川编码器数据采集模块513，亨氏乐编码器数据采集模 块511用于采集亨氏乐编码器的位置值，并输出；海德汉编码器数据采集模块512用于采集 海德汉编码器的位置值，并输出；多摩川编码器数据采集模块513用于采集多摩川编码器 的位置值，并输出。本具体实施方式
在多种编码器选择使用的情况下，可方便的只通过一个选择信 号，选择其中一种编码器，使每块控制板不再局限于某一种编码器，从而使系统的通用性大 大增强；由于目前的工业设计理念是系统要求电路板面积要足够小，因此直接用FPGA实现 数据采集协议来获取数据而不使用解码芯片可显著地节省电路板面积。上述设备中包含的各模块的处理功能的具体实施方式
在之前的方法实施方式中 已经描述，在此不再重复描述。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
权利要求
1.一种编码器数据的采集方法，其特征在于，包括 采集预定的编码器中任意一种编码器的位置值，并输出；将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据的编码器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集预定的编码器中任意一种编码 器的位置值，并输出包括采集亨氏乐编码器的位置值，并输出； 或者采集海德汉编码器的位置值，并输出； 或者采集多摩川编码器的位置值，并输出。
3.一种编码器数据的采集设备，其特征在于，包括数据采集模块，用于采集预定的编码器中任意一种编码器的位置值，并输出； 编码器选择模块，用于将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据的编码ο
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在数据采集模块中包括 亨氏乐编码器数据采集模块，用于采集亨氏乐编码器的位置值，并输出； 海德汉编码器数据采集模块，用于采集海德汉编码器的位置值，并输出； 多摩川编码器数据采集模块，用于采集多摩川编码器的位置值，并输出。
全文摘要
一种编码器数据的采集方法及设备，属于工业控制技术领域，以解决在实际的工业应用中，当需要采集多种编码器中任意一种的位置值时无法完成的问题。本发明的设备包括数据采集模块和编码器选择模块，数据采集模块用于采集预定的编码器中任意一种编码器的位置值，并输出；编码器选择模块用于将接收到的所述位置值对应的编码器选择当前采集数据的编码器。本发明通过采集任意一种编码器的位置值，并将对应的编码器选择为当前采集数据的编码器，当实际的工业应用需要时，实现了采集多种编码器中任意一种的位置值。
文档编号H03M13/03GK102111161SQ20101054716
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者吴高峰, 董树嵩 申请人:北京航天数控系统有限公司