电子产品世界

1.2光电隔离和信号校正

旋转编码器的控制电源可以在较大范围内变化使用，为了确保系统的安全可靠，必须进行光电隔离。

由于旋转编码器的输出信号频率达100kHz，所以应选用高速的光电隔离器件，如具有1M数据速率的4N135/136，或10M数据速率的4N137等。同时为了防止噪声引起的信号抖动，应采用斯密特触发器进行抗抖和信号校正。

1.3编码器计数

编码器计数由CPLD器件来完成。CPLD是复杂可编程逻辑器件的简称。系统选用Xilinx生产的XC9500系列CPLD，它是一种Flash编程型的可编程逻辑器件。该产品采用先进的FastFLASH技术，该技术采用一个双层的多晶硅、两层金属技术，可提供高达10000次以上的编程/擦写寿命周期，和传统存储技术EPROM和E2PROM相比有着明显的优势。采用EPROM存储技术虽可提供优良存储器单元且功耗较低，但它不可电擦除;采用E2PROM技术虽可电擦除，但需要较大的存储器。而CPLD的FastFLASH技术是对EPROM技术的电擦除扩展。

和普通的可编程逻辑器件相比，CPLD具有以下优点：操作灵活、使用方便;高性能的逻辑能力;存储元胞密度高;可靠性高;开发迅速;经久耐用;能实行电擦除;能为器件提供快速编程;采用ISP(系统同编程)技术。

XC9500系列中可供选用的片子有多种，从旋转编码器的测量、片子宏单元的多少以及调试的方便，系统最终选用了XC95108PC84。

XC95108的机械特性和电气特性如下：宏单元数为108个;最大端口数为108个;引脚至引脚延时7.5ns;系统频率为83.3MHz;支持单个OE(输出使能)控制;支持JTAG(IEEE边界扫描标准1149.1)协议。特别值得一提的是，XC95108采用了ISP技术。因此，对器件进行编程不再需要硬件编程器。只要一根下载电缆通过下载软件与元件的编程接口连接即可实现。并且，无论产品处在设计或制造的哪个环节，还是产品已提交给用户以后，都可以改写器件的逻辑功能，也就是可以通过软件对硬件进行升级。

六个通道的旋转编码器计数由两个XC95108完成，每个XC95108完成三个编码器通道的编码计数以及相关控制命令的接受和计数值的输出，其大致功能可由图5表示。

1.4PC机接口

六个通道的编码器信号通过光电隔离和信号较正送入两片XC95108后，XC95108分别对三个通道的计数信号进行正反相计数，其计数结果分别存放在不同的寄存器中，供宿主机PC读取。根据设计的实际需要，PC机接口采用ISA总线。

PC机接口要完成对ISA总线的地址译码，数据的缓冲和数据的双向传送(控制命令发送和编码器计数值的读取)。所有的这些功能同样由一片CPLD器件(同样选择XC95108)完成，其主要功能可由图6表示。

关键词： CPLD 多通道 编码器 数据采集