ในปัจจุบัน เซอร์โวมอเตอร์ ในเครื่องมือเครื่องซีเอ็นซีในประเทศโดยทั่วไปจะติดตั้งเครื่องเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นในขณะที่ความแม่นยำของตัวเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นนั้นไม่สูงเกินไปและเอาท์พุทเป็นสัญญาณขนาน เพื่อปรับปรุงความแม่นยำจำเป็นต้องเพิ่มการออกแบบของตัวเข้ารหัส ความยากลำบากและเพิ่มผลลัพธ์ของสัญญาณแบบขนานซึ่งไม่เอื้อต่อการสื่อสารทางไกลระหว่างหน่วยเซอร์โวและตัวเข้ารหัส ใช้ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์ยกเว้นความแม่นยำของมันสูงกว่าตัวเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นหลายเท่า การสื่อสารอนุกรมความเร็วสูงช่วยให้สายการสื่อสารสำหรับการสื่อสารทางไกล ที่ปลายอีกด้านของตัวเข้ารหัส CPLD และ assbreute encoder ใช้สำหรับการสื่อสารอนุกรมความเร็วสูง จากนั้น CPLD จะแปลงข้อมูลตัวเข้ารหัสที่ได้รับเป็นการส่งข้อมูลแบบขนาน DSP ในหน่วยเซอร์โวทำการควบคุมทางคณิตศาสตร์ บทความนี้จะให้ซอฟต์แวร์และการออกแบบฮาร์ดแวร์ของการสื่อสารอนุกรมความเร็วสูงระหว่าง CPLD และ ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์
การออกแบบฮาร์ดแวร์
ฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามโมดูล: แหล่งจ่ายไฟ, CPLD และวงจรอุปกรณ์ต่อพ่วงและวงจรอินเตอร์เฟสที่สมบูรณ์แบบ
โมดูลพลังงาน
โมดูลพลังงานประกอบด้วยวงจรจ่ายไฟสลับและชิปแหล่งจ่ายไฟ DC/DC ดังแสดงในรูปที่ 1
แหล่งจ่ายไฟสลับในรูปจะแปลงแรงดันไฟฟ้ากริด AC 220V เป็น +5V, +15V, -15V แหล่งจ่ายไฟการสลับสามารถกรองการรบกวนต่าง ๆ ในกริดพลังงานและหม้อแปลงในแหล่งจ่ายไฟสวิตช์จะเป็น 220V AC และเอาต์พุตคือ + 5V, + 15V, -15V ถูกแยกวงจรภายในยังใช้ TL431 เพื่อปรับ ความกว้างพัลส์การนำของหลอดสวิตช์ดังนั้นการต่อต้านการแทรกซึมความปลอดภัยความเสถียรและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟสวิตช์จะดีกว่า TPS7333 เป็นชิป DC/DC แรงดันไฟฟ้า +5V DC จะถูกแปลงเป็นแรงดัน DC ที่เสถียร +3.3V สำหรับการใช้งานโดย CPLD TPS7333 มีประสิทธิภาพการแปลงความน่าเชื่อถือและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ดีขึ้น สามารถใช้ในช่วงแรงดันไฟฟ้า +3.77V- +10V การแปลง +3.3V ทำให้ CPLD เผาผลาญเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงเกินไป
CPLD และโมดูลวงจรส่วนปลาย
CPLD และโมดูลวงจรส่วนปลายส่วนใหญ่ประกอบด้วย CPLD, CPLD การเขียนโปรแกรมอินเตอร์เฟสวงจร (อินเตอร์เฟส JTAG), วงจรอินเตอร์เฟส DSP, Crystal Oscillator ที่ใช้งานอยู่, วงจรการแปลงระดับและ ADM485 และวงจรรอบนอก . รูปที่ 2)
การออกแบบนี้ CPLD ใช้ EPM570T144C5 ของ Altera ซึ่งเป็นของ Max II ของ Altera Max II นั้นต่ำกว่า Max I และใช้พลังงานน้อยลง อุปกรณ์มีเซลล์มาโครมากขึ้นและการหน่วงเวลาของอุปกรณ์จะถูกควบคุมภายใน 6 ns ด้วยประสิทธิภาพที่มีต้นทุนสูง EPM570T144C5 มี macrocells 570 จำนวนพินบนชิปคือ 144 ซึ่งมีพอร์ต I/O 116 ที่มีอยู่ดังนั้นทรัพยากรของชิปนี้ก็เพียงพอแล้ว CPLD ส่วนใหญ่มีหน้าที่รับผิดชอบในการสื่อสารอนุกรมความเร็วสูงกับตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์และถูกควบคุมโดยคำสั่ง DSP เพื่อส่งต่อข้อมูลตัวเข้ารหัสและข้อมูลอื่น ๆ ไปยัง DSP ในแบบขนาน
อินเทอร์เฟซ JTAG ส่วนใหญ่จะใช้ในการดาวน์โหลดไฟล์ปฏิบัติการไปยัง CPLD ติดตั้งสภาพแวดล้อมการพัฒนาของ บริษัท Altera - Quartus II บนพีซีและรวบรวมโปรแกรม VHDL ที่เป็นลายลักษณ์อักษรในสภาพแวดล้อมการพัฒนานี้เพื่อให้แน่ใจว่าการรวบรวมไม่ได้ปราศจากข้อผิดพลาด และฟังก์ชั่นถูกนำไปใช้ เชื่อมต่อสายเคเบิลดาวน์โหลดกับอินเตอร์เฟส JTAG และดาวน์โหลดบอร์ด CPLD ผ่านเครื่องมือดาวน์โหลดการเขียนโปรแกรมที่จัดทำโดย Quartus II
อินเทอร์เฟซ DSP ประกอบด้วย 8 บรรทัดข้อมูล 3 สายที่อยู่และสายควบคุม 1 สาย สายข้อมูล 8 สายมีหน้าที่ในการถ่ายโอนข้อมูลตัวเข้ารหัสและข้อมูลอื่น ๆ สายที่อยู่ 3 สายมีหน้าที่ในการส่งคำสั่ง DSP และการถอดรหัสที่เทอร์มินัล CPLD CPLD ส่งข้อมูลตัวเข้ารหัสหรือข้อมูลอื่น ๆ ไปยัง DSP ผ่าน 8 บรรทัดข้อมูลตามคำสั่งที่ถอดรหัส สายควบคุมส่วนใหญ่เสร็จสิ้นการควบคุมแบบซิงโครนัสของ CPLD และ DSP
Crystal Oscillator ที่ใช้งานอยู่ 20M ส่วนใหญ่จะให้นาฬิกาอ้างอิงสำหรับ CPLD ภายใต้การขับขี่ของสัญญาณนาฬิกา CPLD จะสร้างอัตราการรับส่งข้อมูล 2.5MB/s เพื่อสื่อสารกับตัวเข้ารหัสและสร้างนาฬิกา 10M Hz สำหรับสัญญาณควบคุมตรรกะบางอย่าง การให้ความถี่นาฬิกาที่ 20M Hz ต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 3.3V DC จากแหล่งจ่ายไฟ
วงจรการเลื่อนระดับส่วนใหญ่รับผิดชอบในการแปลง 3.3V เป็น 5V หรือ 5V เป็น 3.3V เนื่องจากพอร์ต Core และ I/O ของ CPLD ต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 3.3V ซึ่งจำเป็นสำหรับ ADM485 และเครื่องเข้ารหัสแบบสัมบูรณ์ ทั้งแรงดันไฟฟ้าซัพพลายและวงจรไดรเวอร์พอร์ต I/O คือ 5V ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแปลง 3.3V เป็น 5V หรือ 5V เป็น 3.3V ด้วยการแปลงระดับ LVC4245A
ADM485 และวงจรอุปกรณ์ต่อพ่วงคือการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ระหว่าง CPLD และการสื่อสารความเร็วสูงที่สมบูรณ์แบบ แรงดันไฟฟ้าที่ทำงานของ ADM485 คือ 5V และความเร็วในการสื่อสารสูงสุดคือ 5MB/s การใช้ชิป ADM485 สองตัวสำหรับการสื่อสารการเชื่อมต่อสามารถปรับปรุงความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงในสายการสื่อสารและระยะการส่งสัญญาณที่ยาวที่สุดสามารถถึง 1.2 กม. วงจรอุปกรณ์ต่อพ่วงจะแสดงในรูปที่ 3 ครึ่งขวาของเส้นประเป็นของวงจรรอบนอกของตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์ ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและแบบดึงลงคือ 1k โอห์มตัวต้านทานการ จำกัด ปัจจุบันคือ 220 โอห์มและ ADM485 SDAT เป็นพินเอาท์พุทข้อมูล ADM485 คือ SRQ คือพินอินพุตข้อมูล DE ของ ADM485 เป็นพินควบคุมภายนอกพินนี้ถูกควบคุมโดย CPLD เนื่องจากโปรโตคอลการสื่อสาร RS-485 เป็นครึ่งหนึ่งของ Duplex ADM485 สามารถอยู่ในสถานะของการส่งข้อมูลหรือรับข้อมูลได้เท่านั้น เมื่อ ADM485 สูง DE ADM485 อยู่ในสถานะเอาต์พุตข้อมูล (นั่นคือ CPLD ได้รับข้อมูล) เมื่อ DE ของ ADM485 อยู่ในระดับต่ำ ADM485 อยู่ในสถานะอินพุตข้อมูล (นั่นคือ CPLD ส่งข้อมูล)