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

針對(duì)工業(yè)方面的應(yīng)用需求，很多需要提供對(duì)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(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了升級(jí)。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(duì)于正交編碼器進(jìn)行正交解碼的外設(shè)模塊，其包含了一個(gè)用于正交解碼的32位計(jì)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(zhuǎn)速檢測的位置差計(jì)數(shù)器、位置差時(shí)間計(jì)數(shù)器與邊沿時(shí)間計(jì)數(shù)器，因此能夠很容易完成轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵信息測量。同時(shí)還具有可用于進(jìn)行位置伺服控制的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)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(jì)數(shù)模式非常靈活，除了支持傳統(tǒng)的正交編碼器信號(hào)輸入，也支持常規(guī)伺服脈沖輸入信號(hào)，例如方向/脈沖信號(hào)輸入和CM/CCM信號(hào)輸入。對(duì)于這類信號(hào)的處理，傳統(tǒng)方式需要通過FPGA來實(shí)現(xiàn)，eQDC模塊的增強(qiáng)功能能夠有效支持這類計(jì)數(shù)模式，大大擴(kuò)展了eQDC的應(yīng)用范疇。

圖5 方向/脈沖計(jì)數(shù)模式

圖6 CM/CCM計(jì)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(hào)，如PHASHEA,PHASHEB,INDEX,HOME等信號(hào)，還支持多個(gè)外部輸入信號(hào)，例如可以通過ICAP[3:1]對(duì)應(yīng)的IO信號(hào)輸入，有效捕獲并鎖存具體位置點(diǎn)的32位位置計(jì)數(shù)值(POS)，并且對(duì)于外部輸入信號(hào)，也可以通過配置所搭載的Glitch Filter，有效濾除輸入信號(hào)中的干擾。

eQDC模塊也支持多種事件信號(hào)輸出，如用戶內(nèi)部預(yù)設(shè)計(jì)數(shù)值與當(dāng)前位置計(jì)數(shù)寄存器(POS)值匹配的時(shí)候，POS_MATCH[3:0]信號(hào)輸出有效。當(dāng)用戶設(shè)定比較值功能的時(shí)候，則在當(dāng)前位置計(jì)數(shù)寄存器(POS)值符合相應(yīng)的比較條件時(shí)，COMP_FLG[3:1]信號(hào)輸出有效，此外還有DIR信號(hào)可配置為輸出當(dāng)前計(jì)數(shù)增減方向。

eQDC模塊內(nèi)部也集成了16位的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器，有效記錄正反轉(zhuǎn)的累積圈數(shù)。對(duì)伺服位置控制有較大用處。

eQDC的測速方法

圖7eQDC的計(jì)數(shù)框圖

針對(duì)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(jì)數(shù)器，其中POSDH、POSDPERH作為關(guān)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?cái)?shù)，及與此對(duì)應(yīng)的脈沖邊沿間的高頻時(shí)鐘計(jì)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(jìn)行測速時(shí)的計(jì)數(shù)方式，POSD寄存器能夠準(zhǔn)確讀出在兩個(gè)POSD讀取指令間脈沖邊沿計(jì)數(shù)，POSDH寄存器能夠獲得兩次POSD讀取之間的脈沖邊沿計(jì)數(shù)(對(duì)應(yīng)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(shí)刻間的高頻時(shí)鐘計(jì)數(shù)，用于補(bǔ)償高頻脈沖計(jì)數(shù)時(shí)間。

在進(jìn)行POSD讀取的T1（圖中speed loop(k-1)）時(shí)刻，將此時(shí)LASTEDGEH值作為POSDPER重新開始計(jì)數(shù)的初值。而后每次出現(xiàn)脈沖邊沿都將POSDPER當(dāng)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(shí)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(shí)鐘計(jì)數(shù)（對(duì)應(yīng)圖中M(k)，用于時(shí)間測量）。由此獲得的時(shí)間和距離可根據(jù)公式計(jì)算得到當(dāng)前速度。

今天為大家?guī)鞰CXA153系列MCU正交解碼模塊的特點(diǎn)和應(yīng)用示例，更多詳細(xì)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。