MCXA153系列MCU正交解碼模塊的特點和應用示例

全新的MCX A系列融合了恩智浦通用MCU的特點，適用更為廣泛的通用應用，實現(xiàn)了低成本，低功耗，高安全性和高可靠性。

針對工業(yè)方面的應用需求，很多需要提供對編碼器的支持，全新MCX A系列MCU集成了片上eQDC模塊，新版的eQDC模塊在以往強大功能的基礎上又進行了升級。具體框圖如下所示：

圖1 eQDC模塊框圖

eQDC的功能概述

eQDC是專門針對于正交編碼器進行正交解碼的外設模塊，其包含了一個用于正交解碼的32位計數(shù)器，使其能夠適用于超高線數(shù)編碼器。具有專門用于轉速檢測的位置差計數(shù)器、位置差時間計數(shù)器與邊沿時間計數(shù)器，因此能夠很容易完成轉速的關鍵信息測量。同時還具有可用于進行位置伺服控制的轉數(shù)計數(shù)器。正交編碼器目前支持X1，X2，X4工作模式。

圖2 正常正交編碼X1 模式

圖3 正常正交編碼X2 模式

圖4 正常正交編碼X4 模式

MCX A系列所集成的eQDC模塊，計數(shù)模式非常靈活，除了支持傳統(tǒng)的正交編碼器信號輸入，也支持常規(guī)伺服脈沖輸入信號，例如方向/脈沖信號輸入和CM/CCM信號輸入。對于這類信號的處理，傳統(tǒng)方式需要通過FPGA來實現(xiàn)，eQDC模塊的增強功能能夠有效支持這類計數(shù)模式，大大擴展了eQDC的應用范疇。

圖5 方向/脈沖計數(shù)模式

圖6 CM/CCM計數(shù)模式

MCX A系列所集成的eQDC模塊，除了可以支持常規(guī)的正交編碼器輸入信號，如PHASHEA,PHASHEB,INDEX,HOME等信號，還支持多個外部輸入信號，例如可以通過ICAP[3:1]對應的IO信號輸入，有效捕獲并鎖存具體位置點的32位位置計數(shù)值(POS)，并且對于外部輸入信號，也可以通過配置所搭載的Glitch Filter，有效濾除輸入信號中的干擾。

eQDC模塊也支持多種事件信號輸出，如用戶內(nèi)部預設計數(shù)值與當前位置計數(shù)寄存器(POS)值匹配的時候，POS_MATCH[3:0]信號輸出有效。當用戶設定比較值功能的時候，則在當前位置計數(shù)寄存器(POS)值符合相應的比較條件時，COMP_FLG[3:1]信號輸出有效，此外還有DIR信號可配置為輸出當前計數(shù)增減方向。

eQDC模塊內(nèi)部也集成了16位的旋轉轉數(shù)計數(shù)器，有效記錄正反轉的累積圈數(shù)。對伺服位置控制有較大用處。

eQDC的測速方法

圖7eQDC的計數(shù)框圖

針對eQDC模塊測量速度的方案可以使用M/T法為例，正交解碼模塊中有五種不同的計數(shù)器，其中POSDH、POSDPERH作為關鍵寄存器可直接用于提取軟件測速周期間隔之間的脈沖邊沿數(shù)，及與此對應的脈沖邊沿間的高頻時鐘計數(shù)。

圖8eQDC的M/T法測速原理

圖中A，B為編碼器正交脈沖邊沿，下面給出了寄存器在進行測速時的計數(shù)方式，POSD寄存器能夠準確讀出在兩個POSD讀取指令間脈沖邊沿計數(shù)，POSDH寄存器能夠獲得兩次POSD讀取之間的脈沖邊沿計數(shù)(對應圖中E(k)，用于距離測量)，而LASTEDGEH寄存器代表了上一編碼器脈沖邊沿至POSD讀取時刻間的高頻時鐘計數(shù)，用于補償高頻脈沖計數(shù)時間。

在進行POSD讀取的T1（圖中speed loop(k-1)）時刻，將此時LASTEDGEH值作為POSDPER重新開始計數(shù)的初值。而后每次出現(xiàn)脈沖邊沿都將POSDPER當前值暫存到POSDPERBFR寄存器，直到下一次POSD讀取的T2（圖中speed loop(k)）時刻，POSDPERBFR寄存器值存入POSDPERH保持寄存器，該值代表兩次POSD讀取前的脈沖邊沿之間的高頻時鐘計數(shù)（對應圖中M(k)，用于時間測量）。由此獲得的時間和距離可根據(jù)公式計算得到當前速度。

今天為大家?guī)鞰CXA153系列MCU正交解碼模塊的特點和應用示例，更多詳細信息可訪問恩智浦官網(wǎng)查看最新的MCXA微處理器數(shù)據(jù)手冊。