原创 毕业设计——《基于CPLD技术的高速传感器通讯接口芯片的方案设计》

【摘要】同步串行接口（SSI）和增量脉冲接口（AQB）是编码器和PC等处理器进行数据交互的两种最常见的通讯接口。同步串行接口是把编码后的传感器数据进行串行化，在外部时钟的触发下以串行形式发送数据。增量脉冲接口是把传感器数据以相对增量的形式，通过一组相互呈正交关系的脉冲信号输出，PC等控制器可通过计数（加法、减法双向计数）实现译码，并最终实现伺服控制的目的。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

随着工业伺服控制系统的不断发展，在高速、高精度伺服控制系统中越来越多的传感器使用与编码器兼容的通讯接口，所以这两种接口将成为伺服控制中数据交互的通用接口。现利用CPLD器件及其可编程逻辑功能，设计一个集编码和解码功能于一体，具有增量脉冲和SSI两种通讯接口，并能实现双向数据传输，同时又具有能与单片机进行并行数据交互的通用接口芯片。

在本课题的设计中，使用了ALTERA公司的MAX7000系列CPLD器件EPM7128S作为设计载体，芯片内部集成双缓冲结构，使数据在高速传输和处理时更加可靠；拥有24bit和25bit两种缓冲深度可供选择的编码器和解码器，用于对传感器数据（这里可利用单片机模拟传感器发送数据给芯片）进行码型转换，能在BCD码、普通二进制和格雷码等格式码型的编码进行相互转换；具有SSI接口和增量脉冲接口两种接口标准，使得传感器和PC等处理器之间的互连和数据交互更加简单；利用CPLD器件丰富的管脚资源，设置了许多可供配置和选择的控制引脚，同时又分配了一些用于状态指示的LED显示驱动管脚，这使得器件的功能配置和使用更加直观、方便；接口的外围驱动采用了RS-485传输协议，提高了通讯的可靠性，增加了有效通讯的距离；作为高速传感器的接口芯片，芯片支持最大1Mbps的传输速率，在9600bps 的速率下，有效通讯距离达到了<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />100米以上，基本满足了伺服控制中数据通讯的高速、高效、实时的要求。

【关键词】同步串行接口；增量脉冲接口；格雷码；485总线