[實用新型]一種9路編碼器信號轉(zhuǎn)1000Mbps PHY信號的傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620117021.6
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN205336322U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔民秀;周文彪;張彥欽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱博強機器人技術(shù)有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種9路編碼器信號轉(zhuǎn)1000MbpsPHY信號傳輸?shù)南到y(tǒng)及方法，屬于機器人數(shù)據(jù)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的絕對值編碼器傳輸協(xié)議有很多種，如EnDat協(xié)議、BISS協(xié)議、RS485協(xié)議等，這些協(xié)議在硬件上多遵循RS485和RS422協(xié)議。其傳輸速率受限于其傳輸距離，在傳輸距離較遠的時候難以達到現(xiàn)有速度（2.5Mbps）。上述通信方式對于多軸機器人（6~9軸機器人）而言需要相互獨立的6~9根4芯線纜進行傳輸，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且線纜價格比較昂貴。基于MAC協(xié)議或者其它協(xié)議的編碼器數(shù)據(jù)傳輸方式延遲較高，在很多實時性要求比較高的機器人系統(tǒng)中并不適用。此外在機器人系統(tǒng)中做閉環(huán)控制時，許多總線式通信的編碼器位置反饋需要三個及以上的周期不利于更高精度的運動控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是為了克服機器人編碼器信號傳輸過程中，穩(wěn)定性差、信號延遲高、用線復(fù)雜且成本昂貴的問題，提出了一種9路編碼器信號轉(zhuǎn)1000MbpsPHY信號的傳輸系統(tǒng)。

本實用新型提出了一種基于AlteraFPGA的9路編碼器信號（可以兼容松下、多摩川等公司RS485接口類型的絕對值編碼器）轉(zhuǎn)1000MbpsPHY信號傳輸?shù)木幋a器數(shù)據(jù)傳輸解決方案，此外留有一路MAC層傳輸電路以適應(yīng)控制器需要實時獲取編碼器位置的要求，還將FPGA的剩余引腳引出以便其它功能的擴展。

本實用新型的實用新型目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種9路編碼器信號轉(zhuǎn)1000MbpsPHY信號的傳輸系統(tǒng)，包括PHY芯片電路U1、U2，數(shù)字光電耦合器U3～U11，485收發(fā)器U12～U20，RJ45帶隔離變壓器插座J1、J2，F(xiàn)PGA芯片電路、EPCS配置芯片電路、Jtag接口和SM-6P-PCB插座J3～J11，

FPGA芯片電路的兩路MII數(shù)字信號輸出輸入端分別與PHY芯片電路U1、U2的MII數(shù)字信號輸入輸出端連接；PHY芯片電路U1、U2的差分數(shù)據(jù)信號輸出輸入端分別連接在RJ45帶隔離變壓器插座J1、J2上；FPGA芯片電路、的第一路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U3與485收發(fā)器U12的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第二路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U4與485收發(fā)器U13的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第三路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U5與485收發(fā)器U14的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第四路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U6與485收發(fā)器U15的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第五路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U7與485收發(fā)器U16的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第六路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U8與485收發(fā)器U17的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第七路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U9與485收發(fā)器U18的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第八路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U10與485收發(fā)器U19的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的第九路485數(shù)字信號輸入輸出端通過數(shù)字光電耦合器U11與485收發(fā)器U20的數(shù)字信號輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的串行數(shù)據(jù)輸入輸出端與EPCS配置芯片電路的串行數(shù)據(jù)輸出輸入端連接，F(xiàn)PGA芯片電路的Jtag測試數(shù)據(jù)輸出輸入端連接在Jtag接口上；485收發(fā)器U12～U20的485通信數(shù)據(jù)輸出輸入端分別連接SM-6P-PCB插座J3～J11；485收發(fā)器U12～U20采用隔離供電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

1.本實用新型可以穩(wěn)定地將多路絕對值編碼器的RS485信號轉(zhuǎn)化為1000MbpsPHY信號進行傳輸，增加了編碼器數(shù)據(jù)的傳輸距離和穩(wěn)定性。由于實現(xiàn)了RS485接口信號和PHY芯片上接口信號的直連，大大提高了傳輸效率，保證了數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的實時性。同時，通過檢測驅(qū)動器的數(shù)據(jù)指令和編碼器的返回指令用于編碼器位置反饋，提高了閉環(huán)控制中位置反饋的刷新率。

2.采用本實用新型的技術(shù)方案可以適當提高傳輸距離，大大降低傳輸?shù)难舆t，省去線纜的費用，減少現(xiàn)場接線的工作，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可據(jù)此協(xié)議來傳輸其它的信號。因此，本實用新型能滿足工業(yè)機器人在復(fù)雜電氣環(huán)境下對編碼器數(shù)據(jù)通信高穩(wěn)定性、低延遲、長距離、低成本傳輸?shù)囊蟆Ｍ瑫r也可以滿足機器人控制器對編碼器數(shù)據(jù)高刷新速度的要求。