[發(fā)明專利]基于狀態(tài)機的AS5048A磁編碼器控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810437784.2
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108873770B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 張玉蓮;劉慧;張明月;高思遠;葛航宇;儲海榮;張宏巍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

1.一種基于狀態(tài)機的AS5048A磁編碼器控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、通過AS5048A敏感感應磁鐵的磁場變化，并通過AS5048A內部的Sigma-Delta模數(shù)轉換器及數(shù)字信號處理算法處理后，由SPI接口輸出高精度的角度信息；

步驟2、通過AS5048A控制模塊訪問AS5048A的內部寄存器，對AS5048A進行配置，配置成功后，獲得測量的角度信息及表征磁場大小的數(shù)據(jù)，還通過AS5048A控制模塊獲取磁場大小數(shù)據(jù)來輔助調節(jié)感應磁鐵與AS5048A芯片表面的距離；

步驟2中，AS5048A控制模塊包括：SPI協(xié)議解析模塊、SPI控制模塊、狀態(tài)轉換模塊、錯誤監(jiān)測模塊：

通過SPI協(xié)議解析模塊實現(xiàn)SPI串行數(shù)據(jù)與16位并行數(shù)據(jù)的相互轉換，將AS5048A由MISO輸出的串行數(shù)據(jù)解析為16位的并行數(shù)據(jù)，得到14位角度信息和磁場強度信息，或者將控制器發(fā)送的16位并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(shù)據(jù)，轉換后的串行數(shù)據(jù)經由MOSI傳輸至AS5048A從而控制其工作狀態(tài)；

通過SPI控制模塊對SPI協(xié)議解析模塊進行控制，實現(xiàn)對AS5048A的agc寄存器、mag寄存器、angle寄存器的訪問，AS5048A對于單個讀命令需要兩個傳輸周期，第一個傳輸周期寫入AS5048A的數(shù)據(jù)包由讀命令和芯片地址組成，第二個傳輸周期寫入AS5048A的數(shù)據(jù)包可以是任何命令，在第二個SPI傳輸循環(huán)完成時由SPI協(xié)議解析模塊的MISO接收寄存器讀取AS5048A發(fā)送的數(shù)據(jù)；

通過狀態(tài)轉換模塊完成工作狀態(tài)與清除錯誤狀態(tài)的轉換，若某次訪問AS5048A寄存器出現(xiàn)錯誤時，錯誤標志被置高，錯誤標志將一直保持高電平直到接收到清除錯誤命令，所以在讀取角度信息、磁場強度信息的過程中需要一直監(jiān)測是否有錯誤發(fā)生，當發(fā)生錯誤時，不輸出角度信息，而是轉入AS5048A清除錯誤狀態(tài)，錯誤監(jiān)測模塊監(jiān)測到磁編碼器輸出的角度信息和磁場強度信息出現(xiàn)錯誤標志后，SPI控制模塊發(fā)送清楚錯誤命令，狀態(tài)轉換模塊確認錯誤標志清除后，回到工作狀態(tài)，則轉入AS5048A清除錯誤狀態(tài)，通過狀態(tài)轉換模塊與SPI控制模塊進行交互，當處在某個工作狀態(tài)時，SPI控制模塊執(zhí)行完相應的操作后反饋給狀態(tài)轉換模塊，狀態(tài)轉換模塊切換工作狀態(tài)后通知SPI控制模塊進入新的工作狀態(tài)；

通過錯誤監(jiān)測模塊監(jiān)測磁編碼器輸出的角度信息和磁場強度信息是否正常，當磁場過強或過弱以及硬件連接有問題或者數(shù)據(jù)傳輸有錯誤時，對錯誤標志進行置位；

步驟3、將AS5048A控制模塊解析得到的角度信息發(fā)送給上位機。

2.如權利要求1所述的基于狀態(tài)機的AS5048A磁編碼器控制方法，其特征在于，AS5048A控制模塊為在FPGA下的模塊，所述FPGA還包括UART模塊；

步驟3中，F(xiàn)PGA將接收到的AS5048A的角度信息解析后通過UART模塊進行串口輸出，便于伺服控制器接收角位置數(shù)據(jù)；

并通過電平轉換電路將FPGA的I/O口的TTL電平轉換為RS232電平；

通過RS232至USB轉換器進行轉換，上位機的串口調試助手可以接收到UART模塊發(fā)送的角度信息。

3.如權利要求2所述的基于狀態(tài)機的AS5048A磁編碼器控制方法，其特征在于，F(xiàn)PGA還包括時鐘模塊和復位模塊，時鐘模塊提供系統(tǒng)工作的時鐘信號，復位模塊在上電后完成系統(tǒng)的初始化。

4.如權利要求1所述的基于狀態(tài)機的AS5048A磁編碼器控制方法，其特征在于，步驟1中，所述AS5048A芯片用于精確測量360°以內的角度，14位滿量程分辨率為0.0219°/LSB，由SPI接口輸出高精度的角度信息。