工程苗小兵

先楫資深FAE工程師

電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)碩士研究生，一個(gè)從事了20多年的功率控制的工程小兵，有多年的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電源控制經(jīng)驗(yàn)，專注電力電子控制方向。

01.串行編碼器接口SEI 的應(yīng)用場(chǎng)景

SEI 串行編碼器接口

是HPM單片機(jī)獨(dú)創(chuàng)的通信接口外設(shè)，可以在同一個(gè)硬件接口上實(shí)現(xiàn)不同類型的串行通信協(xié)議的數(shù)據(jù)收發(fā)。

是5300精確位置系統(tǒng)的一部分,可以與系統(tǒng)中的其它外設(shè)協(xié)同工作。

主要應(yīng)用場(chǎng)景：

作為主機(jī)，從外部的串行編碼器讀取電機(jī)運(yùn)動(dòng)信息（絕對(duì)位置、速度、圈數(shù)、故障…等），交由 MMC單元 或 主控軟件 進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。

作為從機(jī)，QEIv2或RDC模塊將從傳感器（光、霍爾、旋變）獲取的位置數(shù)據(jù)，經(jīng)SEI轉(zhuǎn)換成不同的協(xié)議后發(fā)送給外部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（PLC、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)……）。

定制通訊，可以在多種不同的串行協(xié)議間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；也可以根據(jù)自己的需要定制協(xié)議，并可實(shí)現(xiàn)硬件自主通訊。

（圖示：5300精確位置系統(tǒng)）

02.串行編碼器接口SEI 的主要特性

●2 個(gè) SEI 控制器

●9 個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組

● 最高支持 64 條指令

● 支持同步通信 和 異步通信

● 支持主機(jī)模式和從機(jī)模式（作為編碼器）

● 支持 RS-485 及 RS-422 接口

● 每個(gè) SEI 控制器支持共 3 種觸發(fā)方式

外部觸發(fā)，包括觸發(fā)輸入及觸發(fā)輸出各 8 路

周期性觸發(fā)

軟件觸發(fā)

● 支持精確控制 SAMPLE 或 UPDATE 位置信息與時(shí)間戳的時(shí)機(jī)

● 支持命令匹配及指令跳轉(zhuǎn)

● 支持自動(dòng) CRC 校驗(yàn)

● 支持自動(dòng)奇偶校驗(yàn)

● 支持 WatchDog

● 支持超時(shí) TIMEOUT 及收發(fā) CDM/CDS

●靈活實(shí)現(xiàn)多種編碼器協(xié)議：Tamagawa、HIPERFACE、Nikon 、SSI、BiSS-C、EnDat2.1/2.2

03.HPM5300 串行編碼器接口SEI 的組成結(jié)構(gòu)

SEI模塊的寄存器組成

●引擎寄存器

負(fù)責(zé)模塊使能控制、超時(shí)處理、看門狗配置，和反饋執(zhí)行狀態(tài)、指令指針等

●收發(fā)控制

負(fù)責(zé)收發(fā)配置，數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度、波特率、空閑狀態(tài)、同步或異步控制模式等收發(fā)控制

●觸發(fā)

負(fù)責(zé)外部輸入觸發(fā)、周期觸發(fā)、軟件觸發(fā)模式配置

負(fù)責(zé)輸出觸發(fā)，可以配置外部觸發(fā)命令

●命令

包含8個(gè)命令表及其相關(guān)的比較位和最大、最小值范圍

負(fù)責(zé)命令數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、校驗(yàn)、大小端格式等

●鎖存器

負(fù)責(zé)4個(gè)鎖存器的跳轉(zhuǎn)配置、輸出延遲和輸出選擇

●位置寄存器

包含sample和update對(duì)應(yīng)的位置寄存器組

負(fù)責(zé)觸發(fā)sample和update的配置

●中斷寄存器

負(fù)責(zé)中斷使能配置、狀態(tài)記錄、中斷指令和中斷指令匹配的配置

●指令內(nèi)存

存放64條可配置的指令，SEI0 與 SEI1共用

●數(shù)據(jù)寄存器組

存放9組數(shù)據(jù)寄存器， SEI0 與 SEI1共用

04.串行編碼器接口SEI的工作原理：通訊指令

Tamagawa、BiSS-C和SSI，這三種不同協(xié)議的編碼器為例，通信協(xié)議之前存在較大的差異：異步vs同步、校驗(yàn)方式、大小端、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、返回信息延遲、通訊結(jié)束標(biāo)志、觸發(fā)采樣和更新位置時(shí)刻等。

SEI 的大致方法是把通訊協(xié)議分解成多個(gè)典型節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一條指令，通過不同指令組合實(shí)現(xiàn)通訊完成。

Tamagawa

BiSS-C

SSI

05.SEI示例

多摩川編碼器主查詢協(xié)議為例，調(diào)用指令設(shè)置函數(shù)sei_set_instr（）：

0階段: 發(fā)送控制字，sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_SEND, 0, SEI_DAT_0, SEI_DAT_2, 8);

參數(shù)設(shè)置：指定SEI0/1；指定指令指針，OP：3無(wú)時(shí)限內(nèi)發(fā)送 ；CK：異步傳輸統(tǒng)一為0；CRC：CRC放入無(wú)效數(shù)據(jù)寄存器DAT_0表示當(dāng)前數(shù)據(jù)不計(jì)算CRC；傳輸數(shù)據(jù)：放入DAT2；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：8bit。

1階段: 接收控制字，sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_9, SEI_DAT_3, 8);

參數(shù)定義：指定SEI0/1，指定指令指針，OP：6時(shí)限內(nèi)接收 ，CK：異步傳輸統(tǒng)一為0， CRC：校驗(yàn)值放入數(shù)據(jù)寄存器DAT_9，傳輸數(shù)據(jù)放入DAT_3，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8bit。

2階段: 接收傳感器狀態(tài)信息，sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_9, SEI_DAT_4, 8);

參數(shù)定義：其他信息同上，傳輸數(shù)據(jù)放入DAT_4。

3階段: 接收位置信息,sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_9, SEI_DAT_5, 24);

參數(shù)定義：其他信息同上，傳輸數(shù)據(jù)放入DAT_5，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為24bit。

4階段: 接收ENID,sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_9, SEI_DAT_6, 8);

參數(shù)定義：其他信息同上，傳輸數(shù)據(jù)放入DAT_6，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8bit。

5階段: 接收圈數(shù)信息,sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_9, SEI_DAT_7, 24);

參數(shù)定義：其他信息同上，傳輸數(shù)據(jù)放入DAT_7，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為24bit。

6階段: 接收?qǐng)?bào)警信息,sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_9, SEI_DAT_8, 8);

參數(shù)定義：其他信息同上，傳輸數(shù)據(jù)放入DAT_8，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8bit。

7階段: 接收CRC,sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_RECV_WDG, 0, SEI_DAT_0, SEI_DAT_9, 8);

參數(shù)定義：其他參數(shù)同上， CRC：數(shù)據(jù)放入無(wú)效數(shù)據(jù)寄存器DAT_0表示該指令中接收到的數(shù)據(jù)不計(jì)算CRC；如果DAT_9配置為CRC模式，前期接收數(shù)據(jù)計(jì)算后的CRC校驗(yàn)值會(huì)與DAT_9接收值做對(duì)比，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8bit。

8階段: 停止指令sei_set_instr(BOARD_SEI, instr_idx++, SEI_INSTR_OP_HALT, 0, SEI_DAT_0, SEI_DAT_0, 0)

參數(shù)定義：OP：0 停頓，其他參數(shù)均設(shè)為0。

通訊結(jié)束。

06.SEI 引擎寄存器

寄存器組成

●引擎控制

負(fù)責(zé)模塊使能控制、狀態(tài)回倒、狀態(tài)異常處理、觸發(fā)使能控制、看門狗使能

●指針地址配置

配置異常和初始執(zhí)行指令地址指針，當(dāng)執(zhí)行不同數(shù)據(jù)通訊時(shí)可以修改初始執(zhí)行指令地址指針實(shí)現(xiàn)調(diào)用不同的收發(fā)指令

●看門狗配置、程序執(zhí)行指針、當(dāng)前指令、看門狗狀態(tài)

負(fù)責(zé)監(jiān)控當(dāng)前工作狀態(tài)

●SEI中有兩組，分別應(yīng)用于SEI0和SEI1