使用ATtiny2313A AVR微控制器即可實(shí)現(xiàn)高速讀取正交編碼器信號(hào)

高速讀取正交編碼器信號(hào)（例如，1MHz，或1m/s，分辨率為1μm）通常需要專用硬件。本設(shè)計(jì)方案展示了一個(gè)簡單的方案，僅使用ATtiny2313A AVR微控制器即可實(shí)現(xiàn)此功能。當(dāng)然，微控制器也可以通過串行接口連接到其他設(shè)備，或者測量位置可以顯示在本地LCD上，可以連接到端口PB。此外，可以添加一個(gè)或多個(gè)LED來指示錯(cuò)誤情況。

圖1用ATtiny2313A讀取正交信號(hào); Z索引信號(hào)是可選的。

在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，中斷處理程序非常重要。它在不到1μs的時(shí)間內(nèi)讀取輸入信號(hào)A和B.差分信號(hào)AP/N和BP/N由SN75157接收器處理，如果編碼器輸出邏輯電平信號(hào)，則不需要。

處理器配置為端口PD引腳的任何更改產(chǎn)生中斷。該中斷是中斷向量表中的最后一個(gè)，因此

可以省去跳轉(zhuǎn)指令，從而減少2-3個(gè)時(shí)鐘（100-150ns）的中斷服務(wù)時(shí)間。

先前和當(dāng)前信號(hào)之間的異或操作（ A 舊 ？ B new或 A new ？ B old ）確定當(dāng)前位置是否從前一個(gè)增加或減少。 old 和 B old 是改變狀態(tài)前的A和B信號(hào)， A new 和 B new 是中斷后的值。中斷處理程序位于 PCIsubroutine1.txt 文件中。

中斷處理程序的執(zhí)行時(shí)間為800-850ns（16-17個(gè)時(shí)鐘）。為了最大限度地縮短ISR的執(zhí)行時(shí)間，一些寄存器專門用于它，主程序不能使用它：

R10保存SREG并測試激活新的中斷

R11和R12用于新舊狀態(tài)

R24和R25用于位置傳感器

要計(jì)算當(dāng)前位置，需要只有一個(gè)時(shí)鐘周期。缺點(diǎn)是該位置只能有65536個(gè)值。您可以使用3或4個(gè)字節(jié)確定位置，在這種情況下，子程序執(zhí)行時(shí)間從添加必要指令后增加到18-19個(gè)周期（使用寄存器對R24，R26，R28或R30）。

中斷處理程序在退出當(dāng)前ISR之前檢查新中斷。通過在SREG中設(shè)置位T來指示該情況。執(zhí)行此檢查，執(zhí)行時(shí)間增加3個(gè)周期。我們使用RB6029（每轉(zhuǎn)4,000個(gè)脈沖）以最大速度測試子程序的操作，沒有檢測到錯(cuò)誤。

在激活中斷之前，PCIE2值必須放在寄存器R12中（讀取PIND寄存器）在啟用PCINT2中斷并設(shè)置SREG -I標(biāo)志之前。

如果要使用Z索引信號(hào)，該位置將存儲(chǔ)在三個(gè)寄存器中，為1,024,000個(gè)值？ （4,000次計(jì)數(shù)/旋轉(zhuǎn); 256次旋轉(zhuǎn)）。讀取數(shù)據(jù)的中斷處理程序更復(fù)雜，如 PCIsubroutine2.txt 中所示。長度為19個(gè)周期，或當(dāng)Z激活時(shí)當(dāng)前位置遞增時(shí)為20個(gè)周期。

如果Z索引處于激活狀態(tài)，我們清除角度位置，增加轉(zhuǎn)數(shù)，并檢查先前的角度價(jià)值是3,999。在該子程序中，檢測到三個(gè)錯(cuò)誤：一個(gè)用于重疊的新中斷（如前一種情況），另外兩個(gè)與Z索引相關(guān)（檢查先前角位置的正確性）。錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器寄存器rerr1，rerr2和rerr3應(yīng)由用戶定義。要初始化系統(tǒng)，請運(yùn)行 InitIndexZ.txt ，等待Z處于活動(dòng)狀態(tài)。