一種Endat協議在伺服傳動上的實現方案

劉永江

摘要：本文講述了一種Endat2.2協議光柵尺在機床伺服傳動上的應用案例，給出軟硬件設計方案，講解了Endat協議在FPGA上的實現。在工程應用中證明該方案能夠滿足金屬加工高速高精高可靠性的需求。

關鍵詞：Endat；FPGA；直線光柵尺

中圖分類號：TN762 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0092-01

在機床傳動應用中，目前多數采用旋轉編碼器作為位置數據采集工具。因機械原因編碼器數據和工件實際位置存在一定的偏差，而采用直線光柵尺作為第二編碼器參與位置控制、或作為第一編碼器參與電機控制，都可將偏差降到更小的范圍。

本文采用海德漢絕對值編碼器LC483作為具體實施對象，結合本公司GR驅動器，介紹一個Endat2.2協議光柵尺在機床應用的實例。

1 EnDat2.2協議簡介

采用Endat2.2協議的接口有些相對優勢：高性能時的低成本，信號質量好、傳輸可靠性高，接線簡單實用性，能提高整個系統的安全性，具備良好的抗干擾能力，數據傳輸時間短（時鐘頻率可達8MHz），數據恢復時間快（1.25～3.75us）適應先進的技術發展。EnDat2.2 協議數據傳輸格式如圖1。

Endat 接口可以對編碼器進行錯誤監測，如果有可能導致不正確位置值的編碼器故障，會產生出錯信息，送給驅動器以采取保護措施。

Endat 接口可傳輸位置值和其他附加信息。根據具體發送類型，隨位置值發送一到兩個附加信息（由MRS碼選擇）。相應編碼器所支持的附加信息保存在編碼器參數中。

2 硬件接口設計

編碼器與FPGA的收發電路采用RS485電氣標準，該電路抗干擾能力強，可長距離傳輸。本文具體使用兩路路SN75176B芯片，該芯片是一種半雙工的器件；一路只工作在發送模式，向編碼器傳輸同步的差分時鐘信號CLOCK；另一路工作在半雙工模式，供編碼器和FPGA之間的數據信號（DATA）傳輸。

3 FPGA軟件實現

基于海德漢公司提供的FPGA軟件源碼，在萊迪斯公司的LFXP2系列上根據我司需求實現了EnDat協議的完整版軟件。軟件主要由發送模塊、接收模塊、時鐘發生器、校驗模塊、各種功能寄存器等功能模塊組成。本文僅介紹與需求相關具體內容。

3.1 編碼器位置信息讀取

如圖2，時鐘采用5MHz，讀取數據需12.5us，在數據傳輸結尾處，信號必須置為高電平16us后方返回低電平，在數據信號的下降沿后方可啟動下次數據傳輸。

3.2 編碼器位置附加信息

驅動器可獲取電機電氣零點、限位值、溫度、加速度、旋轉方向等信息。帶EnDat接口的編碼器提供幾個參數存儲區，驅動器可通過指令在相應區域讀取這些參數進行系統配置，參數主要包括：編碼器數據、廠家數據、運行參數及狀態。如果要置換編碼器，必須正確這些參數設置。

3.3 CRC校驗模塊

FPGA與編碼器進行數據交互時，該值經過CRC校驗后存入接收寄存器中，更新相應的狀態位，控制器查詢狀態寄存器來確保數據的正確性；出現錯誤后可復位狀態寄存器準備下次數據傳輸。

4 實驗結論

本文在我司GR驅動器上通過FPGA實現了EnDat2.2協議，適配海德漢光柵尺LC483在機床上應用，經加工測試，數據讀取穩定，性能可靠。相應抗干擾試驗結果如表1。endprint