[發明專利]一種基于Nios II處理器的編碼器接口測試裝置

有效

• 申請號: 201210464237.6
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102967326A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 陳天航;馬澤龍;楊藝勇;宋寶;夏亮;馮健;唐小琦
• 申請（專利權）人: 蘇州天辰馬智能設備有限公司;華中科技大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于編碼器檢測領域，具體涉及一種編碼器接口測試裝置，用于數控系統中編碼器接口信號測試。?

背景技術

在數控系統中，編碼器是測量系統的核心功能部件，其按照工作原理不同可分為增量式編碼器和絕對式編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。而絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，它的示值只與測量的起始和終止位置有關。增量式編碼器接口類型有1Vpp正余弦脈沖和TTL電平脈沖，而絕對式編碼器因編碼器廠家的不同其接口類型不同，主要有海德漢的Endat接口、IC-Haus的BISS接口、多摩川、斯特曼hiperface協議、SSI。?

編碼器在安裝之后，需要針對其接口類型進行開發，同時還需要對其測試或者參數調整。一些編碼器廠商會提供針對其生產編碼器進行測試軟硬件平臺，如海德漢公司的IK215?PC計算機擴展卡和ATS（Adjusting?and?TestingSoftware）調試軟件、IC-Haus公司的SinCosYzer?Workstation測試平臺和RENISHAW公司的SiGNUM測試平臺。目前的測試平臺能對自家接口的編碼器進行完整的測試。但是這些測試平臺存在以下問題：?

1.只能對廠家自己定義接口的編碼器進行測試，無法兼容其他廠家接口的編碼器；?

2.采用編碼器接口卡和PC機架構，體積比較龐大，攜帶不方便，不利于工業現場測試，同時PC機成本也比較高；?

發明內容

本發明提供一種基于Nios?II處理器的編碼器接口測試裝置，解決現有編碼器測試平臺中編碼器接口不能相互兼容問題和攜帶不方便問題，具有成本低、功能強、體積小、結構緊湊、集成度高的特點。?

本發明解決其技術問題所采用下述的技術方案：?

一種基于Nios?II處理器的編碼器接口測試裝置，包括一個大規模現場可編程門陣列（以下簡稱FPGA）芯片、兩個同步動態隨機存儲器（以下簡稱SDRAM）芯片、一個Flash存儲芯片、增量式TTL接口模塊、增量式正余弦接口模塊、絕對式接口模塊、一個液晶顯示屏LCD、PS/2接口鼠標和鍵盤。增量式TTL接口模塊由兩個差分轉單端信號芯片組成，增量式正余弦接口模塊由兩個差分比例放大器和一個AD采集芯片組成。?

本發明采用SOPC（System?On?a?Programmable?Chip,可編程片上系統）技術，利用FPGA的可編程特性，在單個FPGA芯片中內嵌Nios?II處理器，代替專用嵌入式處理器芯片。在同一FPGA芯片中，同時集成了SDRAM接口控制器、Flash接口控制器、LCD接口控制器、增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、絕對式接口控制器、PS/2接口控制器。將FPGA與SDRAM存儲器、Flash芯片、LCD顯示屏、增量式TTL接口模塊、增量式正余弦接口模塊、絕對式接口模塊、PS/2接口鼠標鍵盤外圍控制電路整合在一起，形成一個獨立的、高集成度、可編程的嵌入式測試系統。?

本發明的Nios?II處理器是該裝置的處理核心，其通過Alavon總線分別?與片內的SDRAM接口控制器、Flash接口控制器、LCD接口控制器、增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、絕對式接口控制器、PS/2接口控制器相連。裝置上電啟動后，FPGA先從Flash芯片讀取配置程序，完成配置后，啟動Nios?II處理器。Nios?II處理器從Flash讀取系統程序，然后把程序加載到SDRAM中。Nios?II處理器分別對LCD接口控制器、PS/2接口控制器、增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、絕對式接口控制器進行初始化。LCD接口控制器初始化時先在SDRAM開辟一個內存區域，用于圖像數據緩存和更新，然后對LCD接口控制器內部SGDMA(Scatter-Gather?DMA)控制器初始化，并啟動SGDMA傳輸。PS/2接口控制器初始化主要是內部寄存器復位操作和中斷向量注冊。增量式TTL接口控制器、增量式正余弦接口控制器、絕對式接口控制器初始化也是內部寄存器復位操作。Nios?II處理器在設備初始化之后，啟動操作系統運行，通過響應用戶操作命令完成相應程序運行。?