背景
RZ T2M和RZ T2L是瑞萨推出的两款适用于工业自动化和嵌入式控制应用的微控制器,它们都支持电机控制所需用到的编码器接口。但两款芯片在编码器接口的硬件实现上有所差异。不少客户关注到这个差异之后,比较关心二者在编码器接口使用上有什么差异和注意事项。本文就客户的关注点展开详细的说明,在此之前本文会就业界通用的编码器接口类型概括说明一下。
编码器接口类型说明:
这里主要说明绝对值编码器的接口和协议,增量编码器相对简单不在本文解说范围内。
绝对值编码器通常通过具有特定协议的串行接口、网络接口或并行接口连接。不同类型的编码器接口有其特点,分为串行接口、网络接口/现场总线、并行接口三种主要类别。以下是详细解析:
1
串行接口(Serial Interface)
特点
点对点通信:通常用于设备之间直接的数据传输。
单向/双向通信:比如RS422或RS485 能够实现单向或双向数据传输。
同步或异步通信:
同步通信:需要时钟信号(Clock)。
异步通信:不需要时钟信号,传输机制相对简单。
适用场景
用于中距离的数据传输,适合环境简单的工业场合。
2
网络接口/现场总线
(Network Interface / Field Bus)
特点
支持多种工业总线协议,例如PROFIBUS和DeviceNet。
用于网络化工业通信,适合多节点系统
优势
提供设备间的灵活通信。
便于多设备在网络中的管理和监控。
应用场景
工厂自动化、分布式控制系统等复杂应用。
3
并行接口(Parallel Interface)
特点
最直接的编码器输出方法:尤其适用于单圈编码器。
短距离、低分辨率:由于需要大量的布线,适合短距离应用,但分辨率较低。
Gray码编码:编码输出采用Gray码方式,保证相邻位置只改变一个比特位,从而减少传输误差。
优势
实现简单,响应速度快。
限制
业界过去已经开发了几种绝对值编码器协议标准,每种标准都有其优缺点。它们是由不同的公司发明和驱动的,也都有各自的优势。
尼康的A-Format
BiSS是iC-Haus于2002年推出的开源标准。BiSS硬件与SSI(串行同步接口)编码器兼容,但提供了额外的功能和选项。(您可复制下方链接至浏览器,或扫描二维码查看)
来自海德汉的两种不同版本的EnDat,EnDat2.2。
SICK AG的HIPERFACE DSL。DSL代表“数字伺服链路”
FA-coder来自Tamagawa Seiki Co.,Ltd
BiSS
协议 | 特点 | 优势 | 典型应用 |
EnDat | 双向通信, 高精度, 多功能诊断 | 高精度, 高可靠性 | 高端机床、 精密制造设备 |
BiSS-C | 开放协议, 高速, 兼容性强 | 高速传输, 低成本 | 工业自动化,多轴机器人 |
FA-CODER | 专用于三菱 伺服系统 | 与三菱系统 深度集成 | 三菱设备的 运动控制 |
A-format | 专用于安川 伺服系统 | 高度优化 安川系统性能 | 安川伺服设备 |
HIPERFACE DSL | 单电缆设计, 高精度反馈 与诊断功能 | 简化布线, 抗干扰能力强 | 伺服电机, 协作机器人 |
下面解说一下RZ T2M与RZ T2L的编码器接口使用上的差异:
先说一下相同点
两个芯片都支持常用的编码器协议:
RZ T2M和RZ T2L都支持EnDat,Biss-C,FA-CODER,A-format,HIPERFACE DSL-compliant。以a-format为例,两者的sample Program AN,基本上也是一样的。
硬件上的差异
RZ T2M是通过DRP(Dynamically Reconfigurable Processor)来实现的。什么是DRP需要的读者请移步下面的链接:(您可复制下方链接至浏览器,或扫描二维码查看)
RZ T2L是把相应的编码器协议接口以外设的方式提供给用户,用户只需要初始化对应的外设模块就可以使用相应的编码器接口。
Renesas DRP Dynamic Reconfigurable Processor | Renesas瑞萨电子
原理上所需要通过DRP把下图所示的ENCIF0-ENCIF15,这16个引脚配置成需要实现的编码器协议接口对应的引脚。
比如a-format这个协议:
对于RZ T2M来说,如下图所示,A-format协议所需要用到的左边的脚引,可以通过DRP配置ENCIF0–ENCIF15这些接口实现。
而RZ T2L因为有编码器接口子系统,相当于把主流的编码器接口都固化在RZ T2L的外设中。使用不同的编码器接口,就配置相应的寄存器,走初始化流程就好。
软件上的差异
以A-format为例:
RZ T2M在软件多了DRP所需要配置的库文件,因为是库也看不到具体的实现。我想主要是上面提到的引脚配置,和协议接口的配置,这些内容。具体用法请参考官网资料“RZ/T2M Group Encoder I/F Configuration Library”,如下面的第二张截图所示。
RZ T2L的sample code里面没有这个库,因为接口已经以外设的形式存在了。
通过文档的资料来看,RZ T2M和RZ T2L A-format编码器协议的文档的Release Note和sample program Application Note基本上都差不多。
需要注意的是:
对于fa-coder这个协议在T2l手册上没有具体的说明,使用的是SCI接口,请具体参考官网的例程使用说明。
总结来说
二者在编码器接口的硬件实现上来说,是有区别的。RZ T2M是通过DRP来实现,RZ T2L是通过编码器外设来实现。有关软件实现,RZ T2M通过DRP配置库来现实用户所需要的编码器协议接口,在Driver层来说T2M和T2L的驱动接口是一样的,所以从客户应用编程而言,2者基本没有区别。
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