CN206410716U - 基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，该装置由设置终端和绝对值编码器模拟板卡构成；绝对值编码器模拟板卡包括控制器、蓝牙模块、电源模块、电源模块指示灯、PROM存储模块、PROM程序存储指示灯、晶振模块、外部时钟信号采集模块和SSI信号输出模块；其中蓝牙模块、电源模块、PROM存储模块、晶振模块、外部时钟信号采集模块、SSI信号输出模块均与控制器相连；设置终端由蓝牙设备搜索模块和信号参数设置模块构成。本实用新型装置成本低，通过模拟绝对编码器输出可靠准确的SSI信号，用于解决SSI信号采集设备故障在实际生产中难以被检测的问题，减少了SSI信号采集装置的检测成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟装置，更具体地说是一种基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置。
背景技术
当今工业测量控制领域中同步串行信号接口(Synchronized Serial Interface，SSI)由于其抗干扰性好、传输距离远等优点在各类测量装置中有着广泛的应用，比如阀门开度、液压油缸行程的显示等。SSI信号的采集日益成为工业应用中重要的环节，而SSI信号采集设备的可靠性则是保证SSI信号被准确采集和正确显示的关键。
目前SSI信号采集装置的采集源主要依靠各类SSI信号绝对值编码器，如旋转式绝对值编码器和位移式绝对值编码器。SSI信号采集过程中，常出现SSI信号采集显示出现尖刺、错码、跳变等问题，而依靠手动控制的SSI信号绝对值编码器难以精确地输出有规律的SSI信号，从而无法对SSI信号采集设备的问题进行复现和诊断。
发明内容
本实用新型的目的在于同步串行信号采集设备故障复现和诊断技术的不足，提供一种基于同步串行接口的绝对值编码器模拟装置。
本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的：一种基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，该装置由设置终端和绝对值编码器模拟板卡构成；绝对值编码器模拟板卡包括控制器、蓝牙模块、电源模块、电源模块指示灯、PROM存储模块、PROM程序存储指示灯、晶振模块、外部时钟信号采集模块和SSI信号输出模块；其中蓝牙模块、电源模块、PROM存储模块、晶振模块、外部时钟信号采集模块、SSI信号输出模块均与控制器相连；电源模块指示灯与电源模块相连；PROM程序存储指示灯与PROM存储模块相连；设置终端由蓝牙设备搜索模块和信号参数设置模块构成。
进一步地，所述控制器基于FPGA，使用8MHz晶振，核心工作电压1.2V，IO接口工作电压为2.5V和3.3V；蓝牙模块芯片为CC2541，其串口通信速率为9600波特率；SSI信号输出模块使用电平信号转换芯片MAX490；电源模块给其他所有模块供电，经过电平转换芯片之后分为1.2V、2.5V、3.3V三路供电线路。
进一步地，该装置还包括外壳，外壳的一侧有2个接口，分别是DB9单路SSI信号输出接口和DB25四路SSI信号输出接口；另一侧有4个接口，分别是电源模块指示灯观察窗口、电源开关、电源接入孔和复位开关；电源接入孔和外部5V1A直流电源适配器相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型装置可通过设置终端灵活地配置不同的SSI信号参数，绝对值编码器模拟板卡能够准确地输出可靠的SSI信号，解决了当前绝对值编码器难以通过手动调节精确输出SSI信号的问题。通过有规律地输出准确的SSI信号，能够有效地复现SSI信号采集过程中出现的尖刺、错码、跳变等问题，从而能进一步地诊断SSI信号采集设备的故障，保证工业测量控制的可靠性。本实用新型系统支持单路SSI信号输出和四路SSI信号同时输出，成本低，有效地减少了SSI信号采集设备的检测成本。
附图说明
图1是本实用新型装置的整体结构框图；
图2是绝对值编码器模拟板卡的硬件框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、2所示，本实用新型提供的一种基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，该装置由设置终端和绝对值编码器模拟板卡构成；绝对值编码器模拟板卡包括控制器、蓝牙模块、电源模块、电源模块指示灯、PROM存储模块、PROM程序存储指示灯、晶振模块、外部时钟信号采集模块和SSI信号输出模块；其中蓝牙模块、电源模块、PROM存储模块、晶振模块、外部时钟信号采集模块、SSI信号输出模块均与控制器相连；电源模块指示灯与电源模块相连；PROM程序存储指示灯与PROM存储模块相连。设置终端由蓝牙设备搜索模块和信号参数设置模块构成；蓝牙设备搜索模块搜索并显示周围的蓝牙设备，建立与选定蓝牙设备的连接；信号参数设置模块显示与选定蓝牙设备的连接状态、MAC地址和蓝牙信号的RSSI强度，接受用户输入的SSI信号参数并将这些参数发送到绝对值编码器模拟板卡上。设置终端通过蓝牙搜索绝对值编码器模拟板卡，并将其显示在设备列表中；用户通过设置终端设定SSI信号参数，SSI信号参数包括通道序号、位宽、最小值、最大值和增量，设置终端将这些参数发送到绝对值编码器模拟板卡；绝对值编码器模拟板卡接收设置终端发送的参数，根据这些参数生成SSI信号，并由板卡上的串行接口输出SSI信号。
进一步地，所述控制器基于FPGA，芯片型号为XC3S-4TQG144 400，使用8MHz晶振，核心工作电压1.2V，IO接口工作电压为2.5V和3.3V；电源模块给其他所有模块供电，经过电平转换芯片之后分为1.2V、2.5V、3.3V三路供电线路；其中1.2V供电线路给FPGA芯片核心供电，2.5V线路给部分FPGA IO接口供电，3.3V线路给部分FPGA IO接口和PROM存储模块供电；电源模块指示灯显示电源模块的工作状态；PROM程序存储指示灯显示PROM存储模块的工作状态；蓝牙模块芯片为CC2541，其串口通信速率为9600波特率，控制器从蓝牙模块的串口读取设置终端发送过来的SSI信号配置参数；控制器与外部时钟信号采集模块相连，读取外部输入的SSI时钟信号，外部时钟信号采集模块通过保护电路和MAX490电平转换芯片将外部输入的两路差分SSI时钟信号转换为单端信号以便控制器读取；控制器与SSI信号输出模块相连，输出产生的SSI数据信号，SSI信号输出模块也通过保护电路和MAX490电平转换芯片将单端输出的SSI数据信号转换为两路差分SSI数据信号输出，以便SSI信号采集装置的读取；控制器与8M晶振模块相连，8M晶振模块为FPGA提供全局时钟输入，驱动固件程序执行。
进一步地，该装置还包括外壳，外壳的一侧有2个接口，分别是DB9单路SSI信号输出接口和DB25四路SSI信号输出接口；另一侧有4个接口，分别是电源模块指示灯观察窗口、电源开关、电源接入孔和复位开关；DB9单路SSI信号输出接口用于向外部输出单路的SSI信号；DB25四路SSI信号输出接口用于向外部输出四路SSI信号；电源模块指示灯观察窗口显示该指示灯的状态；电源开关控制绝对值编码器模拟板卡的开断；电源接入孔和外部5V1A直流电源适配器相连；复位开关控制绝对值编码器模拟板卡的复位操作。
绝对值编码器模拟板卡的工作过程如下：
(1)板卡初始化操作：板卡上电后从PROM存储模块中读取出固件程序开始执行，初始化固件程序中的各个寄存器；
(2)SSI数据信号配置参数采集操作：板卡通过低功耗蓝牙采集从设置终端发送的SSI数据信号配置参数，并将这些参数分配到固件程序的各个寄存器中，准备输出SSI数据信号；
(3)SSI数据信号输出操作：板卡根据采集到的SSI数据信号配置参数，正弦式地输出SSI数据信号，DB9接口输出单路的SSI信号，DB25接口同步输出四路SSI信号；
(4)刷新与同步操作：板卡在采集到新的SSI数据信号配置参数时，会等待外部SSI时钟信号位宽与参数设置数据位宽一致。当一致条件达成时，板卡将按照新的参数继续正弦式地输出SSI数据信号，否则继续等待。
Claims (3)
1.一种基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，其特征在于：该装置由设置终端和绝对值编码器模拟板卡构成；绝对值编码器模拟板卡包括控制器、蓝牙模块、电源模块、电源模块指示灯、PROM存储模块、PROM程序存储指示灯、晶振模块、外部时钟信号采集模块和SSI信号输出模块；其中蓝牙模块、电源模块、PROM存储模块、晶振模块、外部时钟信号采集模块、SSI信号输出模块均与控制器相连；电源模块指示灯与电源模块相连；PROM程序存储指示灯与PROM存储模块相连；设置终端由蓝牙设备搜索模块和信号参数设置模块构成。
2.根据权利要求1所述的基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，其特征在于：所述控制器基于FPGA，使用8MHz晶振，核心工作电压1.2V，IO接口工作电压为2.5V和3.3V；蓝牙模块芯片为CC2541，其串口通信速率为9600波特率；SSI信号输出模块使用电平信号转换芯片MAX490；电源模块给其他所有模块供电，经过电平转换芯片之后分为1.2V、2.5V、3.3V三路供电线路。
3.根据权利要求1所述的基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟装置，其特征在于：该装置还包括外壳，外壳的一侧有2个接口，分别是DB9单路SSI信号输出接口和DB25四路SSI信号输出接口；另一侧有4个接口，分别是电源模块指示灯观察窗口、电源开关、电源接入孔和复位开关；电源接入孔和外部5V1A直流电源适配器相连。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106679698A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-17 | 浙江大学 | 基于同步串行接口信号的绝对值编码器模拟系统 |
| CN108762141A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-06 | 常州工学院 | 一种基于fpga的便携式ssi接口数据解析仪 |
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2017
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