1 引言

　　EnDat接口是HEIDENHAIN專為編碼器設計的數(shù)字式、全雙工同步串行的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，具有傳輸速度快、功能強大、連線簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點，是編碼器、光柵尺數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ媒涌?。由于使用了串行傳輸方式，所以只需四條信號線，在后續(xù)電子設備的時鐘激勵下，數(shù)據(jù)信息被同步傳輸。數(shù)據(jù)類型(位置值、參數(shù)、診斷信息等)由后續(xù)電子設備發(fā)送給編碼器的模式指令選擇決定。編碼器利用自然二進制、循環(huán)二進制(格雷碼)或PRC碼對碼盤上的物理刻線進行光電轉換，將連接軸的轉動角度量轉換成相應的電脈沖序列并以數(shù)字量輸出。它具有體積小、精度高、接口數(shù)字化及絕對定位等優(yōu)點，被廣泛應用于轉臺、機器人、數(shù)控機床和高精度伺服系統(tǒng)等諸多領域。

　　2 EnDat接口介紹

　　2.1 EnDat接口的特點

　　(1)高性能低成本：通用的接口適用于所有的增量和絕對式編碼器，更經濟的電能消耗，小的尺寸和緊湊的連接方式，快速系統(tǒng)配置，零點可根據(jù)偏置值浮動。

　　(2)更好的信號質量：編碼器內部特別的優(yōu)化提高了系統(tǒng)精度，為數(shù)控系統(tǒng)提供更好的輪廓精度。

　　(3)更好的實用性：自動系統(tǒng)配置功能;數(shù)字信號提高了系統(tǒng)的可靠性;監(jiān)控與診斷信息有利于系統(tǒng)的安全;冗余碼校驗有利于可靠的信號傳輸。

　　(4)提高了系統(tǒng)的安全性：兩個獨立的位置信息及錯誤信息位，數(shù)據(jù)的校驗和應答。

　　(5)適用于先進的技術發(fā)展：(高的分辨率、短的控制周期，最快16 M時鐘，安全設計理念)適用于直接驅動技術。

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　　2.2 EnDa2.2編碼器性能的提高

　　(1)傳輸位置值與附加信息可同時傳輸：附加信息的類型可通過存儲地址選擇碼選擇。

　　(2)編碼器數(shù)據(jù)存儲區(qū)域包括編碼器制造商參數(shù)、OEM廠商參數(shù)、運行參數(shù)、運行狀態(tài)，便于系統(tǒng)實現(xiàn)參數(shù)配置。

　　(3)EnDa2.2編碼器實現(xiàn)了全數(shù)字傳輸，增量信號的處理在編碼器內部完成(內置14 Bit細分)，提高了信號傳輸?shù)馁|量和可靠性，可實現(xiàn)更高的分辨率。

　　(4)監(jiān)控和診斷功能，報警條件包括：光源失效、信號幅值不足、位置計算錯誤、運行電壓太低或太高、電流消耗太大等;當編碼器的一些極限值被接近或超過時提供警告信號。

　　(5)更寬的電壓范圍(3.6～14 V)和傳輸速率(16 M)。

　　2.3 時序和OEM數(shù)據(jù)存儲

　　在每一幀同步數(shù)據(jù)傳輸時一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送，傳輸循環(huán)從時鐘的第一個下降沿開始測量值被保存，計算位置值。在兩個時鐘脈沖(2T)后，后續(xù)電子設備發(fā)送模式指令“編碼器傳輸位置值”(帶或不帶附加信息)。在計算出了絕對位置值后(見圖2)，從起始位開始編碼器向后續(xù)電子設備傳輸數(shù)據(jù)，后續(xù)的錯誤位F1和F2(只存在于EnDa2.2指令中)是為所有的監(jiān)控功能和故障監(jiān)控服務的群組信號，他們的生成相互獨立，用來表示可能導致不正確位置信息的編碼器故障。導致故障的確切原因保存在“運行狀態(tài)”存儲區(qū)，可以被后續(xù)電子設備查詢。

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　　從最低位開始，絕對位置值被傳輸，數(shù)據(jù)的長度由使用的編碼器類型決定。傳輸位置值所需的時鐘脈沖數(shù)保存在編碼器制造商的參數(shù)中。位置值數(shù)據(jù)的傳輸以循環(huán)冗余檢測碼結束。

　　位置值如果帶附加信息，緊接在位置值后的是附加信息1和2，他們也各以一個CRC結束(見圖3)。附加信息的內容由存儲區(qū)的選擇地址決定，然后在后面的采樣周期里被傳輸。在后續(xù)的傳輸中一直傳輸該信息，直到新的存儲區(qū)被選擇。在數(shù)據(jù)字的結尾，時鐘信號必須置高電平。10～30μs或1.25～3.75μs(EnDat可編程的恢復時間tm)后，數(shù)據(jù)線回到低電平，然后，新的數(shù)據(jù)傳輸可在新的時鐘信號下開始。

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　　同時，編碼器為參數(shù)提供了不同的存儲區(qū)，它們可以被后續(xù)電子設備讀取，這些區(qū)域可以被編碼器制造商、OEM廠商甚至最終用戶寫入。一些特定的區(qū)域是可以被寫保護的。不同系列的編碼器支持不同的OEM存儲區(qū)和不同的地址范圍。因此，每一個編碼器必須讀取OEM存儲區(qū)的分配信息。基于此原因，后續(xù)電子電路應基于相對地址編程，而不能使用絕對地址。