基于STM32芯片SPI通信接口的BISS-C解算方法

为满足高精密二维跟瞄光学转台的精准定位和数据读取的要求,基于BISS-C协议设计了软件、硬件平台对绝对式光栅带进行位置解算。利用STM32拓展性强、高速SPI通信端口、简单的外围电路等特点,采用STM32F407+SN75179B为核心的硬件结构,STM32F407通过SPI通信协议进行数据的接收及解算,SN7519B处理两对差分信号供主控芯片使用。另外,增加延时补偿功能,保证数据的长距离传输。最后,进行了绝对式光栅编码器的位置数据读取实验,与ELMO做对比实验,验证了数据读取的准确性、快速响应性能,满足精准定位的要求。

异步BiSS-C协议的FPGA解码

为了在BiSS-C协议的处理器设备(Master,MA)时钟和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)时钟异步的情况下获得BiSS-C协议传输的数据,提出一种异步时钟下FPGA解码BiSS-C协议的实现方法。首先,在FPGA中对BiSS-C传输的编码器数据进行16倍采样,用状态机解码BiSS-C数据,并对数据进行循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check,CRC)。其次,在ModelSim中对FPGA软件进行仿真,对状态机的功能、FPGA软件的数据判读能力进行验证。最后,搭建光栅编码器数据采集系统,对FPGA的解码效果进行验证。仿真结果和试验结果表明:在异步时钟下FPGA能正确解码BiSS-C协议传输数据,解码得到的编码器角度位置误差不大于0.1'',误码率低、解码精度高。

基于BISS协议的编码器接口技术研究及应用

在对编码器自带的BISS口串行通信协议进行研究的基础之上,提出利用FPGA设计编码器的通信接口,该接口实现了伺服系统中的控制芯片DSP与编码器之间的通信。仿真结果与实际运行结果表明,该通信接口能够有效地从编码器获得位置信息并实时传送给DSP。该设计已成功应用于某数控设备制造厂的数控机床用伺服系统当中。

基于FPGA的BiSS协议光电编码器通信模块设计

本文完成了基于BiSS协议的绝对位置式光电编码器的通信模块设计。该通信模块以10Mb/s波特率读取光电编码器数据,单次读取耗时仅需4.2μs,是其它同类常用通信协议速度的5倍以上。文中给出了BiSS协议与同类常用协议关键特性的对比,表明其具有通信速度较快、误码率较低、工业应用适应性较强、成本较低等优点。该通信模块基于CycloneI系列的FPGA设计,使用Verilog HDL编写,实验结果表明,模块通信速度较快,工作稳定。

基于Biss协议的绝对式编码器数据采集

为了满足伺服控制系统数据读取的需求,针对基于Biss协议的高精度绝对式编码器数据提取问题,主要从硬件电路设计和软件设计两方面进行研究,给出了系统的设计方案。系统硬件系统由保护电源、差分信号接口和Biss主控制器组成,在硬件电路设计的基础上,根据Biss串行通信协议,采用FPGA实现了编码器数据读取的有限状态机。最后,在设计的硬件电路的基础上进行了编码器的数据读取实验,验证了设计的正确性,为基于Biss协议的高精度编码器在伺服控制系统中的应用提供了一定的参考。

基于BiSS协议的编码器及其在伺服驱动系统中的应用

介绍了BiSS通信协议的特点、通信模式,分析了BiSS协议编码器在伺服驱动系统中应用的特点,优势。在实验的基础上完成了其硬件设计和基于FPGA的通信协议实现。实验表明,BiSS协议通信速度快、稳定性强、易于实现,在伺服驱动系统中的开发和应用成本低。

基于BISS协议绝对式光栅尺数据采集系统设计

为满足高速精密平台实现精准定位和数据处理的要求,基于BISS协议设计了软、硬件接口模块和上位机。运用FPGA和SN75179B组成的硬件电路,协同BISS协议解码模块和数据缓冲单元对光栅尺信号进行处理,最后通过串口模块与上位机进行通信。仿真与实测结果表明该数据采集系统能够准确快速地处理数据并且在上位机正确显示位移数据,具有良好的可移植性和拓展性等优点。

BiSS总线在光电轴角编码器中的应用

论述了BiSS总线协议的内容和传输方式。为了减少接线的不便,实现省线制,将FPGA芯片嵌入到增量式光电编码器内部,采用BiSS总线协议对增量式光电编码器脉冲计数进行数据传输,并通过仿真实验得到证实。

基于LabVIEW的高通量角度数据处理方法

为实现高精度和高吞吐率动态角度数据采集,提出一种新型角度数据处理方法。以圆光栅测角原理为基础,基于LabVIEW环境开发了一套专用的角度采集系统,搭建了高吞吐率动态角度数据采集平台;通过分析角度数据采集过程和处理方法,解决了角度数据处理过程中可能遇到的问题,实现了现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)模块中角度采集的全双工同步串行总线通信(basic interoperable scrambling system,BiSS)协议解码,建立了角度误差模型,并对该动态角度数据采集系统进行了静态试验。结果表明:FPGA静态端与实时(real time,RT)系统静态端测试数据较稳定,角度数据信息保存完整,未出现数据丢失情况。

基于FPGA+ARM的位置双反馈数据采集装置设计

为实现精密运动平台定位的双回路控制,解决位置双反馈采样不同步的问题,基于FPGA设计了软硬件解码模块和上位机,实现对电机编码器多摩川协议和平台光栅尺BISS协议同步读取,并通过FMC总线将数据传输至ARM,数据统一单位后再由上位机显示平台位移。实验表明:该采集装置能够快速准确地同步采集数据,能在上位机实时显示位移,具有良好的可移植性和拓展性。

探测器扫描位置触发关键技术研究

为满足同步和多技术扫描的要求,基于FPGA实现一种BISS协议编码器处理平台,提供同步触发和数据捕获功能,是探测器扫描位置触发的关键技术.硬件部分的电路是由FPGA、差分芯片SN75179B和IC-MHM绝对值编码器组成的,软件部分是基于FPGA的时钟产生模块、解码模块和CRC校验模块的设计.通过软硬件测试对IC-MHM编码器信号进行处理,仿真和实测结果表明基于FPGA设计的BISS接口符合BISS协议的时序,能够准确接收和处理编码器数据.

基于电源线载波的伺服系统与编码器通信研究

面向位置精确控制系统,提出一种基于直流电源线载波技术的BISS-C协议通信系统。载波通信系统以BISS-C协议为基础,以直流电源线为载体,采用异步通信方式实现准同步信号的传输,从而简化了通信系统,提高了电缆利用率,实现了利用两根导线完成供电和数据通信复用。系统以可编程序逻辑器件（FPGA）为核心,设计了载波硬件电路,规划了通信流程,制定了通信协议。伺服电机闭环控制实验表明,系统运行稳定可靠,满足通信要求。

空间伺服扫描机构驱动控制技术研究

针对空间扫描机构在整个观测任务过程要求运行周期准确,有效观测区间内速度匀速的控制要求,本文开展了扫描机构驱动控制系统的硬件设计、软件设计以及算法设计。为缩小控制器体积,降低系统成本,提出了一种基于DSP芯片的BISS协议解码的系统方案,从而将光栅尺输出的BISS协议码与电机的控制算法共同集中到一块MCU处理。根据扫描机构不同的扫描方式,研究了系统速度和位置路径规划算法。通过实验测试发现,系统速度控制精度在1%以内,定位精度在0.02°以内,整个扫描周期控制误差在3 ms左右,表明所设计的系统及算法能够满足空间扫描任务对伺服驱动机构的要求。

绝对式光栅尺振动干扰的测试

绝对式光栅尺(绝对式线位移光电编码器)在数控机床上应用广泛。在数控机床加工过程中,在不同方向上存在不同频率,不同振幅的振动干扰,这些干扰会给绝对式光栅尺的测量结果造成一定的干扰。为了更好的了解振动干扰对绝对式光栅尺的影响,以海德汉LC183绝对式光栅尺与国产JC09绝对式光栅尺作为研究对,通过比对两者在相同振动干扰条件下测量结果的波动,测试JC09绝对式光栅尺与LC183绝对式光栅尺抗振能力。结果显示JC09绝对式光栅尺与LC183绝对式光栅尺测量结果最大偏移幅度大小接近。

基于BiSS-C协议的编码器的接口技术研究及其在伺服驱动系统中的应用

本文论述了BiSS-C协议的内容和传输方式,通过FPGA编程来实现其接口驱动的开发,并在伺服驱动系统中加以验证。

基于FPGA的双读数头测角电路设计与实现

为了解决大型中空旋转结构0~360°范围内的高精度角度测量,本文以FPGA为核心芯片,设计了一种基于双读数头测角方法的硬件电路。针对Bi SS C模式的接口协议,进行了FPGA外围电路设计和FPGA内部硬件逻辑电路设计,最后通过实际项目对电路的功能进行了测试,测试结果验证了设计方案的可行性。