EnDat接口编码器完整版.pdf

EnDat EnDat EEnnDDaatt 接口编码器 摘要：EnDat 接口是HEIDENHAIN 专为编码器设计的数字式、全双工同步串行的数据传输 协议，具有传输速度快、功能强大、连线简单、抗干扰能力强等优点，是编码器、光栅尺数 据传输的通用接口。本文阐述了EnDat 接口的特点、功能、时序和数据传输、OEM 数据存 储，同时介绍了编码器数据采集后续电路设计方案、基于FPGA 模块设计的原理和原则。 关键词：EnDat 编码器 数据采集FPGA 一概述 绝对式编码器利用自然二进制、循环二进制（格雷码）或PRC 码对码盘上的物理刻线 进行光电转换，将连接轴的转动角度量转换成相应的电脉冲序列并以数字量输出。它具有体 积小、精度高、接口数字化及绝对定位等优点，被广泛应用于雷达、转台、机器人、数控机 床和高精度伺服系统等诸多领域。绝对式编码器的数据输出以同步串行输出为主，EnDat 接口是海德汉专为编码器设计的数字式、全双工同步串行接口。它不仅能为增量式和绝对式 编码器传输位置值，同时也够传输或更新存储在编码器中的信息，或保存新的信息。由于使 用了串行传输方式，所以只需四条信号线，在后续电子设备的时钟激励下，数据信息被同步 传输。数据类型（位置值、参数、诊断信息等）由后续电子设备发送给编码器的模式指令选 择决定。 二EnDat 接口介绍 1.EnDat 接口的特点 ★高性能低成本：通用的接口适用于所有的增量和绝对式编码器，更经济的电能消耗，小的 尺寸和紧凑的连接方式，快速系统配置，零点可根据偏置值浮动。 ★更好的信号质量：编码器内部特别的优化提高了系统精度，为数控系统提供更好的轮廓精 度。 ★更好的实用性：自动系统配置功能；数字信号提高了系统的可靠性；监控与诊断信息有利 于系统的安全；冗余码校验有利于可靠的信号传输。 ★提高了系统的安全性：两个独立的位置信息及错误信息位，数据的校验和及应答。 ★适用于先进的技术发展：（高的分辨率、短的控制周期，最快16M 时钟，安全设计理念） 适用于直接驱动技术。 图1 EnDat 接口编码器数据采集原理图 2.EnDat2.2 编码器性能的提高 ★传输位置值与附加信息可同时传输：附加信息的类型可通过存储地址选择码选择。 ★编码器数据存储区域包括编码器制造商参数、OEM 厂商参数、运行参数、运行状态，便 于系统实现参数配置。 ★EnDat2.2 编码器实现了全数字传输，增量信号的处理在编码器内部完成（内置14Bit 细 分），提高了信号传输的质量和可靠性，可实现更高的分辨率。 ★监控和诊断功能，报警条件包括：光源失效、信号幅值不足、位置计算错误、运行电压太 低或太高、电流消耗太大等；当编码器的一些极限值被接近或超过时提供警告信号。 ★更宽的电压范围（3.6～14V）和传输速率（16M）。 3.时序和OEM 数据存储 在每一帧同步数据传输时一个数据包被发送，传输循环从时钟的第一个下降沿开始测量 值被保存，计算位置值。在两个时钟脉冲（ ）后，后续电子设备发送模式指令编码器传 2T “ 输位置值”（带或不带附加信息）。 在计算出了绝对位置值后（tcal——-见图2 ），从起始位开始编码器向后续电子设备传输 数据，后续的错误位 和 （只存在于 指令中）是为所有的监控功能和故障监 F1 F2 EnDat2.2 控服务的群组信号，他们的生成相互独立，用来表示可能导致不正确位置信息的编码器故障。 导致故障的确切原因保存在“运行状态”存储区，可以被后续电子设备查询。 从最低位开始，绝对位置值被传输，数据的长度由使用的编码器类型决定。传输位置值 所需的时钟脉冲数保存在编码器制造商的参数中。位置值数据的传输以循环冗余检测码结 束。 图2 无附加信息的位置值传输 位置值如果带附加信息，紧接在位置值后的是附加信息 和 ，他们也各以一个 1 2 CRC 结束。附加信息的内容