في الوقت الحاضر ، تم تجهيز محركات المؤازرة في أدوات الآلات CNC المحلية عمومًا بمشفرات تدريجية ، في حين أن دقة المشفرات الإضافية ليست عالية جدًا والإشارات المتوازية. لتحسين دقتها ، من الضروري زيادة تصميم المشفر. صعوبة وزيادة ناتج الإشارات المتوازية ، والتي لا تؤدي إلى التواصل طويل المدى بين وحدة المؤازرة والمشفر. يتم استخدام المشفر المطلق ، باستثناء أن دقتها أعلى عدة مرات من عملية التشفير الإضافي. يوفر الاتصالات التسلسلية عالية السرعة خطوط الاتصال للاتصال لمسافات طويلة. في الطرف الآخر من التشفير ، يتم استخدام CPLD و Shoder المطلقة للاتصال التسلسلي عالي السرعة. يقوم CPLD بعد ذلك بتحويل معلومات التشفير المستلمة إلى نقل بيانات متوازي. يقوم DSP في وحدة المؤازرة بإجراء التحكم الحسابي. ستمنح هذه الورقة تصميم البرامج والأجهزة للاتصال التسلسلي عالي السرعة بين CPLD والمشفر المطلق .

تصميم الأجهزة

يتكون الجهاز بشكل أساسي من ثلاث وحدات: مزود الطاقة ، CPLD ودوائره المحيطية ودائرة واجهة التشفير المطلقة.

وحدة الطاقة

تتكون وحدة الطاقة من دائرة إمداد الطاقة التبديل وشريحة إمداد الطاقة DC/DC ، كما هو مبين في الشكل 1.

يحول مصدر الطاقة التبديل في الشكل جهد شبكة AC 220V إلى +5V ، +15V ، -15V. يمكن أن يقوم مصدر طاقة التبديل بتصفية العديد من التداخلات في شبكة الطاقة ، وسيكون المحول في مزود طاقة التبديل 220 فولت AC والإخراج هو + 5V ، + 15V ، -15V ، تستخدم الدائرة الداخلية أيضًا TL431 لضبط عرض نبض التوصيل لأنبوب التبديل ، وبالتالي فإن مضادات التداخل والسلامة والاستقرار وتنظيم الجهد لمصدر طاقة التبديل أفضل. TPS7333 هي رقاقة DC/DC. يتم تحويل جهد +5V DC إلى جهد DC مستقر من +3.3V للاستخدام بواسطة CPLD. TPS7333 لديه أفضل كفاءة التحويل والموثوقية وتنظيم الجهد. يمكن استخدامه في نطاق الجهد +3.77V- +10V. يؤدي تحويل +3.3V إلى حرق CPLD بسبب جهد الإدخال مرتفعًا جدًا.

CPLD ووحدات الدائرة المحيطية

تتكون CPLD ووحدات الدائرة الطرفية بشكل أساسي من CPLD ، دائرة واجهة تنزيل البرمجة CPLD (واجهة JTAG) ، دائرة واجهة DSP ، مذبذب البلورة النشط ، دائرة تحويل المستوى و ADM485 ودوائرها الطرفية (دائرة الواجهة المسؤولة عن التواصل مع The Ensoder) . الشكل 2).

يستخدم هذا التصميم CPLD EPM570T144C5 من Altera ، والذي ينتمي إلى Max II من Altera. Max II أقل من التكلفة من Max I ، ويستهلك طاقة أقل. يحتوي الجهاز على المزيد من الخلايا الماكرو ويتم التحكم في تأخير الجهاز في غضون 6 نانو ثانية. مع أداء عالية التكلفة ، يحتوي EPM570T144C5 على 570 Macrocells. عدد المسامير على الشريحة هو 144 ، منها 116 منافذ الإدخال/الإخراج ، وبالتالي فإن موارد هذه الشريحة كافية. يعد CPLD مسؤولاً بشكل أساسي عن التواصل التسلسلي عالي السرعة مع المشفر المطلق ، ويتم التحكم فيه بواسطة أمر DSP لإعادة توجيه بيانات التشفير والمعلومات الأخرى إلى DSP بالتوازي.

تُستخدم واجهة JTAG بشكل أساسي لتنزيل الملف القابل للتنفيذ على CPLD ، وتثبيت بيئة تطوير شركة Altera - Quartus II على الكمبيوتر ، وتجميع برنامج VHDL المكتوب في بيئة التطوير هذه للتأكد من أن التجميع غير خالي من الأخطاء ويتم تنفيذ الوظيفة. قم بتوصيل كبل التنزيل بواجهة JTAG وقم بتنزيل لوحة CPLD من خلال أداة تنزيل البرمجة التي توفرها Quartus II.

تتكون واجهة DSP من 8 خطوط بيانات و 3 خطوط عنوان وخط تحكم واحد. خطوط البيانات 8 مسؤولة عن نقل بيانات التشفير والمعلومات الأخرى. خطوط العنوان الثلاثة هي المسؤولة عن نقل أوامر DSP وفك تشفيرها في محطة CPLD. يقوم CPLD بنقل بيانات التشفير أو معلومات أخرى إلى DSP من خلال 8 خطوط بيانات وفقًا للأمر الذي تم فك تشفيره. يكمل خط التحكم بشكل أساسي التحكم المتزامن في CPLD و DSP.

يوفر مذبذب الكريستال النشط الذي يبلغ طوله 20 مترًا ساعة مرجعية لـ CPLD. تحت قيادة إشارة الساعة ، يولد CPLD معدل باود قدره 2.5 ميجابايت/ثانية للتواصل مع المشفر ، ويولد ساعة 10 أمتار هرتز لبعض إشارات التحكم المنطقية. يتطلب توفير تواتر على مدار الساعة 20 مترًا هرتز جهد قيمته 3.3 فولت من مصدر الطاقة.

تكون دائرة تحويل المستوى مسؤولة بشكل أساسي عن تحويل 3.3V إلى 5V أو 5V إلى 3.3V ، لأن منافذ CORE و I/O من CPLD تتطلب جهد توريد قدره 3.3 فولت ، وهو أمر مطلوب لـ ADM485 والمشفيات المطلقة. كل من جهد الإمداد ودائرة سائق منفذ I/O هي 5 فولت ، لذلك من الضروري تحويل 3.3V إلى 5V أو 5V إلى 3.3V مع رقاقة تحويل المستوى LVC4245A.

ADM485 ودوائرها المحيطية هي اتصال الأجهزة بين CPLD والاتصالات المطلقة عالية السرعة. الجهد العامل لـ ADM485 هو 5 فولت ، والحد الأقصى لسرعة الاتصال هو 5 ميجابايت/ثانية. يمكن أن يؤدي استخدام رقائق adm485 للاتصالات إلى تحسين قدرة مكافحة التدخل على خط الاتصال ، ويمكن أن تصل مسافة انتقال أطول إلى 1.2 كم. يظهر الشكل 3. النصف الأيمن من الخط المنقط يظهر في الدائرة المحيطية للدائرة المحيطية للمشفر المطلق. مقاومات السحب والانسحاب هي 1K أوم ، والمقاوم الحالي هو 220 أوم ، و ADM485 SDAT هو دبوس إخراج البيانات. ADM485 هو SRQ هو دبوس إدخال البيانات ، DE من ADM485 هو دبوس التحكم الخارجي ، يتم التحكم في هذا الدبوس بواسطة CPLD. نظرًا لأن بروتوكول الاتصالات RS-485 نصف Duplex ، لا يمكن أن يكون ADM485 إلا في حالة إرسال البيانات أو استلام البيانات. عندما يكون ADM485 DE HIGH ، يكون ADM485 في حالة إخراج البيانات (أي ، يتلقى CPLD البيانات). عندما يكون DE OF ADM485 منخفضًا ، يكون ADM485 في حالة إدخال البيانات (أي ، يرسل CPLD البيانات).