基于CPLD與絕對(duì)式編碼器的高精度高速伺服單元

　　軟件設(shè)計(jì)

　　軟件是指CPLD的VHDL程序，其主要由分頻器、接收DSP控制命令、CPLD邏輯控制、波特率發(fā)生器、接收及發(fā)送數(shù)據(jù)和串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)六個(gè)軟件子模塊組成（圖4）。

• 　　分頻器模塊

　　分頻器模塊主要是把20M赫茲的輸入時(shí)鐘頻率分頻為10M赫茲和2.5M赫茲的時(shí)鐘頻率，其中10M赫茲時(shí)鐘主要是供給CPLD邏輯控制模塊工作，2.5M赫茲時(shí)鐘主要是供給波特率發(fā)生器模塊工作。

• 　　接收DSP控制命令模塊

　　接收DSP控制命令模塊實(shí)際上是實(shí)時(shí)的采集DSP發(fā)來(lái)的控制信號(hào)并及時(shí)的將控制信號(hào)進(jìn)行譯碼，譯碼完成后立即轉(zhuǎn)送給CPLD邏輯控制模塊。

• 　　CPLD邏輯控制模塊

　　CPLD邏輯控制模塊是整個(gè)CPLD軟件的核心，其接收到譯碼數(shù)據(jù)后，立即作出邏輯控制運(yùn)算，并快速的控制接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊和控制串行轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊。

• 　　波特率發(fā)生器模塊

　　波特率發(fā)生器模塊主要是為接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊提供2.5Mb/s波特率。

• 　　接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

　　接收及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊是整個(gè)CPLD軟件的重要組成部分，其主要負(fù)責(zé)與絕對(duì)式編碼器高速通信，由于其通信方式是異步串行通信方式，因此其波特率、通信的數(shù)據(jù)格式及RS-485通信協(xié)議都要與絕對(duì)式編碼器相同。

• 　　串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

　　串并轉(zhuǎn)換及發(fā)送數(shù)據(jù)模塊主要是將接收到的編碼器串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)鎖存在CPLD鎖存器內(nèi)，當(dāng)CPLD邏輯控制模塊控制其發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就將鎖存在CPLD鎖存器內(nèi)的數(shù)據(jù)以并行的方式放送給DSP，供DSP進(jìn)行運(yùn)算控制用。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了硬件及軟件的全部設(shè)計(jì)，讀取帶有絕對(duì)式編碼器的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的任何一個(gè)位置數(shù)據(jù)只需31μs，通信速率可達(dá)2.5Mb/s，將本設(shè)計(jì)集成在伺服驅(qū)動(dòng)單元中，驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)可達(dá)6000轉(zhuǎn)/分，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置精度可達(dá)μM級(jí)。