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中文应用笔记《AN2434 - 使用带TCA和TCB的CCL与正交编码器接口》

2019-09-11
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使用带 TCA 和 TCB 的 CCL
与正交编码器接口


增量式正交编码器提供一种低成本的方法来测量带有运动部件的系统中的运动,因此在许多学科的大量应用中广泛使用。一些典型示例包括测量物理控制轮的位置或测量电机中的转子角度和速度。 


一些AVR®单片机(如 AVR XMEGA® E5)包括专用的正交解码功能,但解码也可以通过利用功能较少的小型控制器上一些独立于内核的外设来实现。本应用笔记介绍了如何使用 AVR 通过组合可配置定制逻辑(CCL)、事件系统(EVSYS)、16位定时器/计数器类型 A(TCA)和 16位定时器/计数器类型 B(TCB)等独立于内核的外设(CIP)来解码和跟踪来自增量式位置传感器的正交编码信号。 


所述设置使用八个 I/O 引脚。如果使用应用笔记提供的代码基于 ATtiny1617 实现,则器件可以解码频率最高达 2.5 MHz 的正交脉冲。


《使用带 TCA 和 TCB 的 CCL
 与正交编码器接口》


主要内容


相关器件

  • tinyAVR® 0 系列

  • tinyAVR 1 系列

  • megaAVR® 0 系列


增量位置传感器信号的正交编码


所需的硬件资源

  • 1 个 16 位定时器/计数器类型 A(TCA) 

  • 2 个 16 位定时器/计数器类型 B(TCB)

  • 1 个可配置定制逻辑(CCL),带 2 个可用 LUT 

  • 4 个事件通道(3 个异步和1 个同步)

  • 8 个 I/O 引脚,可以按照下图所示进行设置


实现方案

此应用笔记重点介绍来自由增量编码器产生的正交脉冲的两个二进制信号。一个信号用于计数增量脉冲,一个信号用于跟踪计数方向。凭借独立于内核的外设(例如可配置定制逻辑(CCL)、事件系统(EVSYS)和定时器/计数器),可将许多操作从 CPU 卸载。由于计数信号和方向信号都可以通过采用正交信号作为输入的逻辑表达式生成,因此我们的想法是使用可配置定制逻辑(CCL)模块解析这些表达式。然后这两个信号可以通过事件系统传送给能够计数事件的 16 位定时器/计数器类型 A(TCA)。计数器值将根据计数信号和配置的方向增加或减少。定时器/计数器的寄存器保存要映射到物理位置的计数器值和计数方向。


CPU流程和位置解码

在此应用笔记随附的代码中,除了在方向变化后更新 TCA 的方向设置,CPU 仅用于将 TCA 数据映射到实际位置值。位置映射以基本轮询方式通过主循环完成,而方向更新由引脚变化中断执行。为了展示侧重于实际正交解码设置的示例,这里不包含更出色的位置值映射方式。此外,这种映射的速率和方式被视为高度特定于最终应用,因此这部分代码最有可能需要修改。


可配置定制逻辑(CCL)设置


定时器/计数器的设置

  • 16 位定时器/计数器类型 A(TCA) 设置

  • 16 位定时器/计数器类型 B(TCB) 设置


事件系统设置


端口设置和器件的具体详细信息


性能和限制

  • 实验性能数据

  • 注意事项和限制


进一步开发


从 Atmel | START 获取源代码


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