Logo MICROCHIPInterface do codificador v4.2
Guia do usuário

Introdução

(Faça uma pergunta)
O codificador incremental é o sensor mais comum usado para controle orientado a campo (FOC) de escova de ímã permanente sem CC (BLDC) ou motor síncrono de ímã permanente (PMSM). Este sensor fornece posição angular relativa como saída na forma de pulsos. Um codificador de quadratura normalmente produz duas saídas, que possuem pulsos defasados ​​​​em 90°, conforme mostrado na Figura 1. A mudança de fase entre os dois sinais A e B representa o sentido de rotação. A lógica da interface do codificador usa detecção de borda na borda ascendente e descendente de A e B, conforme mostrado na Figura 2. Isso fornece uma resolução que é quatro vezes a resolução do codificador e produz uma resolução muito alta a partir de um codificador de baixo custo.
A figura a seguir mostra os sinais do codificador nos sentidos horário e anti-horário.
Figura 1. Sinais do codificador no sentido horário e anti-horárioInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - sentido anti-horárioA figura a seguir mostra a detecção de borda dos pulsos do encoder para maior resolução.
Figura 2. Detecção de borda de pulsos do codificador para resolução mais altaInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Pulsos do codificador para maior resoluçãoApós a detecção da borda, contadores são usados ​​para obter a posição angular do rotor em termos de um ângulo elétrico para que possa ser usado diretamente para FOC. O valor Angle_count_max representa o número total de arestas que serão detectadas em uma rotação mecânica do rotor. A saída do ângulo varia de 0 a 262143, onde 262143 representa 360°. A variação da saída angular em relação às bordas é mostrada na Figura 3 para velocidade positiva e na Figura 4 para velocidade negativa. A saída de velocidade é calculada com base na taxa de mudança da posição angular.

Três parâmetros são usados ​​para configurar a interface do codificador:Interface do codificador MICROCHIP v4.2 - configure a interface do codificador

A figura a seguir mostra a saída Theta para a direção positiva.
Figura 3. Saída Teta para Direção PositivaInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - direção positivaA figura a seguir mostra a saída Theta para a direção negativa.

Figura 4. Saída Teta para Direção NegativaInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Saída Theta para direção negativa

Resumo (Faça uma pergunta)
A tabela a seguir fornece um resumo das características do IP da interface do codificador.

Versão principal Este documento se aplica à Interface do Encoder v4.2.
Famílias de dispositivos suportados • SoC PolarFire®
• PolarFire
•RTG4™
• IGLOO® 2
• SmartFusion® 2
Fluxo de ferramenta compatível Requer Libero® SoC v11.8 ou versões posteriores.
Licenciamento O código RTL criptografado completo é fornecido para o núcleo, permitindo que o núcleo seja instanciado com o SmartDesign. Simulação, Síntese e Layout podem ser realizados com o software Libero.
A Interface do Encoder é licenciada com RTL criptografado que deve ser adquirido separadamente. Para mais informações, veja Interface do Codificador.

Características (Faça uma pergunta)
A interface do codificador possui os seguintes recursos principais:

  • Calcula a posição angular relativa
  • Calcula a saída de velocidade filtrada

Implementação do IP Core no Libero Design Suite (Faça uma pergunta)
O núcleo IP deve ser instalado no Catálogo IP do software Libero® SoC. Isso é feito automaticamente através da função de atualização do Catálogo IP no software Libero SoC, ou o núcleo IP pode ser baixado manualmente do catálogo.
Uma vez que o núcleo IP é instalado no Catálogo IP do software Libero SoC, o núcleo pode ser configurado, gerado e instanciado na ferramenta SmartDesign para inclusão na lista de projetos Libero.
Utilização e desempenho do dispositivo (Faça uma pergunta)
A tabela a seguir lista a utilização do dispositivo usado para a interface do codificador.
Tabela 1. Utilização da interface do codificador

Detalhes do dispositivo Recursos Desempenho (MHz) RAMs Blocos matemáticos Chips Globais
Família Dispositivo LUTs DFF LSRAM µSRAM
SoC PolarFire® MPFS250T 398 285 200 0 0 2 0
Polar Fire MPF300T 387 285 200 0 0 2 0
SmartFusion® 2 M2S150 400 285 140 0 0 2 0

Interface do codificador MICROCHIP v4.2 - Símbolo Importante: 

  1. Os dados nesta tabela são capturados usando configurações típicas de síntese e layout. A fonte do relógio de referência CDR foi definida como Dedicated com outros valores do configurador inalterados.
  2. O clock é limitado a 200 MHz durante a execução da análise de tempo para atingir os números de desempenho.

Descrição funcional

(Faça uma pergunta)
A figura a seguir mostra o diagrama de blocos da interface do codificador.
Figura 1-1. Diagrama de blocos em nível de sistema da interface do codificadorInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Interface do codificador

O bloco de interface do codificador converte os sinais recebidos de QA, QB em seu ângulo e velocidade correspondentes. O bloco conta as arestas do codificador até que o valor angle_count_max_i seja atingido e então começa a contar do zero novamente. O ângulo gerado é dimensionado para 262144 multiplicando-o pelo angle_factor_i. A velocidade é medida contando o número de eventos do encoder em um período de tempo constante definido pela entrada speed_window_i. Um filtro é usado para filtrar o ruído de quantização da medição de velocidade. A constante de tempo do filtro pode ser configurada usando o valor filter_factor_i usando a seguinte equação:
Constante de tempo do filtro = Período de tempo entre pulsos sucessivos de pwm midmatch _ i × 2 filter_factor_i

A entrada sensor_reset_i é usada para encontrar o ângulo elétrico do motor injetando corrente constante por um curto período.
Quando o motor estiver alinhado ao ângulo injetado, a saída do encoder será inicializada com 90° ou 270° com base no sentido inicial de rotação. Espera-se que a contagem da borda do encoder comece após a borda descendente da entrada sensor_reset_i ser detectada.
A entrada clear_buffer_i pode ser usada para redefinir o buffer do filtro, pois espera-se que o buffer do filtro seja redefinido quando o motor parar.
A entrada direction_config_i é usada para detectar inicialmente a direção do motor. Assim que o motor começa a funcionar, a direção do motor é detectada a partir dos sinais do codificador e usada na geração do ângulo.

Parâmetros de interface do codificador e sinais de interface

(Faça uma pergunta)
Esta seção discute os parâmetros no configurador GUI da interface do codificador e nos sinais de E/S.

2.1 Sinais de Entradas e Saídas (Faça uma pergunta)
A tabela a seguir lista as portas de entrada e saída da interface do codificador.

Nome do sinal Direção Descrição
redefinir_i Entrada Sinal de reinicialização assíncrona baixo ativo
sys_clk_i Entrada Relógio do sistema
fil_trig_i Entrada Entrada do acionador de filtro. Um pulso de temporização com largura de ciclo de clock deve ser fornecido nesta entrada. A periodicidade do pulso determina o samptempo de espera.
direção_config_i Entrada Bit de configuração de direção – usado no momento da calibração para alinhar o rotor. Quando 1, alinha o rotor para partida no sentido anti-horário ou quando 0, alinha o rotor para partida no sentido horário.
clear_buffer_i Entrada Limpa o buffer do filtro geralmente quando o motor está parado.
Um pulso com largura de um ciclo de clock deve ser inserido cada vez que o motor parar.
sensor_reset_i Entrada Sinal de reinicialização do sensor:
Quando definido como 1, o ângulo do rotor é redefinido para o equivalente a 90° ou 270° conforme determinado pela entrada direction_config_i.
Quando definido como 0 (zero), operação normal.
qa_i Entrada Entrada do codificador A
qb_i Entrada Entrada do codificador B
velocidade_fator_i Entrada Multiplicador de escala de saída de velocidade
ângulo_fator_i Entrada Multiplicador de escala de saída de ângulo
ângulo_contagem_max_i Entrada Valor máximo de contagem de ângulo em termos de eventos de pulso do encoder.
velocidade_janela_i Entrada A janela de tempo para cálculo de velocidade, especificada em múltiplos de 10 µs. Uma janela de tempo maior oferece melhor resolução de velocidade, mas tem maior latência. Uma janela de tempo menor deve ser usada para resposta de alta velocidade dinâmica.
filtro_fator_i Entrada Valor do fator de filtro para filtro – se o valor for n, a constante de tempo do filtro será 2^n vezes samptempo de duração do filtro definido por filt_trig_i.
dir_o Saída Sinal de direção gerado com base nos sinais de entrada do encoder.
velocidade_concluído_o Saída Indica que o cálculo da velocidade está pronto para filtragem (no final da janela de velocidade). Um pulso com largura de ciclo sys_clk_i é gerado.
speed_filter_done_o Saída Indica que a saída de velocidade após a filtragem é válida (na porta de saída omega_out_o). Um pulso com largura de ciclo sys_clk_i é gerado.
ômega_out_o Saída Saída de velocidade do rotor após filtragem – adequada para uso como feedback de velocidade em operação de controle de velocidade.
ângulo_out_o Saída Saída de ângulo elétrico adequada para FOC.
linha_contagem_o Saída Especifica a posição do rotor em termos de número de linhas do encoder (incrementos) desde a última reinicialização do sensor. Adequado para uso com operações de controle de posição.

Diagramas de tempo

(Faça uma pergunta)
Esta seção discute o diagrama de temporização da interface do codificador.
A figura a seguir mostra o diagrama de temporização da interface do codificador.
Figura 3-1. Diagrama de temporização da interface do codificadorInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Diagrama de temporização da interface do codificador

Bancada

(Faça uma pergunta)
Um testbench unificado é usado para verificar e testar a interface do codificador, chamada de testbench do usuário. Testbench é fornecido para verificar a funcionalidade do IP da interface do codificador.

Simulação 4.1 (Faça uma pergunta)
As etapas a seguir descrevem como simular o núcleo usando o testbench:

  1. Abra o Libero SoC, clique na guia Catálogo e depois clique em Soluções-MotorControl.
  2. Clique duas vezes em Interface do codificador e clique em OK. A documentação associada ao IP está listada em Documentação.
    Interface do codificador MICROCHIP v4.2 - Símbolo Importante: Se você não vir a guia Catálogo, clique em View, abra o menu do Windows e clique em Catálogo para torná-lo visível.
    Figura 4-1. Interface do codificador IP Core no catálogo Libero SoCInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Catálogo Libero SoC
  3. Na guia Hierarquia de estímulos, clique no testbench (encoder_interface_tb.v), aponte para Simular design PreSynth e clique em Abrir interativamente.

Interface do codificador MICROCHIP v4.2 - Símbolo Importante: Se você não vir a guia Hierarquia de estímulos, clique em View, abra o menu do Windows e clique em Hierarquia de estímulos para torná-lo visível.

Figura 4-2. Simulando o projeto de pré-sínteseInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Projeto de síntese

ModelSim abre com o testbench file conforme mostrado na figura a seguir.

Figura 4-3. Janela de Simulação ModelSimInterface do codificador MICROCHIP v4.2 - Janela de simulação

Interface do codificador MICROCHIP v4.2 - Símbolo Importante: Se a simulação for interrompida devido ao limite de tempo de execução especificado no .do file, use o comando run -all para concluir a simulação.

Histórico de revisão

(Faça uma pergunta)
O histórico de revisão descreve as alterações que foram implementadas no documento. As alterações são listadas por revisão, começando com a publicação mais atual.

Tabela 5-1. Histórico de Revisão

Revisão Data Descrição
A 03/2023 A seguir está a lista de alterações na revisão A do documento:
• Migrei o documento para o modelo Microchip.
• Atualizado o número do documento para DS00004913A de 50200659.
• Adicionado 3. Diagramas de tempo.
• Adicionado 4. Bancada.
3.0 A seguir está um resumo das alterações feitas nesta revisão:
• Adicionada a versão IP ao título do documento.
• Adicionados sinais de saída speed_done_o e speed_filter_done_o.
• Seção de parâmetro de configuração removida da implementação de hardware.
2.0 Atualizado o documento com os novos sinais de saída.
1.0 A revisão 1.0 foi a primeira publicação deste documento.

Suporte a microchips FPGA

(Faça uma pergunta)
O grupo de produtos Microchip FPGA apoia seus produtos com vários serviços de suporte, incluindo Atendimento ao Cliente, Centro de Suporte Técnico ao Cliente, website e escritórios de vendas em todo o mundo. Sugere-se que os clientes visitem os recursos on-line da Microchip antes de entrar em contato com o suporte, pois é muito provável que suas dúvidas já tenham sido respondidas.
Entre em contato com o Centro de Suporte Técnico através do website em www.microchip.com/support. Mencione o número de peça do dispositivo FPGA, selecione a categoria de caso apropriada e carregue o design files ao criar um caso de suporte técnico.
Entre em contato com o Atendimento ao cliente para obter suporte não técnico ao produto, como preços de produtos, atualizações de produtos, informações de atualização, status do pedido e autorização.

  • Da América do Norte, ligue para 800.262.1060
  • Do resto do mundo, ligue para 650.318.4460
  • Fax, de qualquer lugar do mundo, 650.318.8044

Informação do Microchip

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O Microchip Website (Faça uma pergunta)

A Microchip fornece suporte online através do nosso website em www.microchip.com/. Esse website é usado para fazer files e informações facilmente disponíveis para os clientes. Alguns dos conteúdos disponíveis incluem:

  • Suporte ao produto – Folhas de dados e errata, notas de aplicação e sampprogramas, recursos de design, guias do usuário e documentos de suporte de hardware, lançamentos de software mais recentes e software arquivado
  • Suporte Técnico Geral – Perguntas frequentes (FAQs), solicitações de suporte técnico, grupos de discussão on-line, lista de membros do programa de parceiros de design de microchip
  • Negócios de Microchip – Seletor de produtos e guias de pedidos, comunicados de imprensa mais recentes da Microchip, lista de seminários e eventos, listas de escritórios de vendas, distribuidores e representantes de fábrica da Microchip

Serviço de notificação de alteração de produto (Faça uma pergunta)
O serviço de notificação de alteração de produto da Microchip ajuda a manter os clientes atualizados sobre os produtos da Microchip. Os assinantes receberão notificação por e-mail sempre que houver alterações, atualizações, revisões ou erratas relacionadas a uma família de produtos específica ou ferramenta de desenvolvimento de interesse.
Para se registrar, acesse www.microchip.com/pcn e siga as instruções de registro.

Suporte ao cliente (Faça uma pergunta)
Os usuários de produtos Microchip podem receber assistência por meio de vários canais:

  • Distribuidor ou Representante
  • Escritório de vendas local
  • Engenheiro de Soluções Incorporadas (ESE)
  • Suporte Técnico

Os clientes devem entrar em contato com seu distribuidor, representante ou ESE para obter suporte. Escritórios de vendas locais também estão disponíveis para ajudar os clientes. Uma lista de escritórios de vendas e locais está incluída neste documento.
O suporte técnico está disponível através do website em: www.microchip.com/support

Recurso de proteção de código de dispositivos de microchip (Faça uma pergunta)
Observe os seguintes detalhes do recurso de proteção de código em produtos Microchip:

  • Os produtos Microchip atendem às especificações contidas em sua Ficha de Dados Microchip específica.
  • A Microchip acredita que sua família de produtos é segura quando usada da maneira pretendida, dentro das especificações operacionais e sob condições normais.
  • A Microchip valoriza e protege agressivamente seus direitos de propriedade intelectual. Tentativas de violar os recursos de proteção de código do produto Microchip são estritamente proibidas e podem violar a Lei de Direitos Autorais do Milênio Digital.
  • Nem a Microchip nem nenhum outro fabricante de semicondutores pode garantir a segurança de seu código. Proteção de código não significa que estamos garantindo que o produto seja "inquebrável". A proteção de código está em constante evolução. A Microchip está comprometida em melhorar continuamente os recursos de proteção de código de nossos produtos.

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Esta publicação e as informações aqui contidas podem ser usadas apenas com produtos Microchip, inclusive para projetar, testar e integrar produtos Microchip com seu aplicativo. O uso dessas informações de qualquer outra forma viola estes termos. As informações sobre os aplicativos do dispositivo são fornecidas apenas para sua conveniência e podem ser substituídas por atualizações. É sua responsabilidade garantir que seu aplicativo atenda às suas especificações. Entre em contato com o escritório de vendas local da Microchip para obter suporte adicional ou obtenha suporte adicional em www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.

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Nova Iorque, NY
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São José, CA
Telefone: 408-735-9110
Telefone: 408-436-4270
Canadá – Toronto
Telefone: 905-695-1980
Fax: 905-695-2078
Austrália – Sydney
Telefone: 61-2-9868-6733
China – Pequim
Telefone: 86-10-8569-7000
China-Chengdu
Telefone: 86-28-8665-5511
China – Chongqing
Telefone: 86-23-8980-9588
China – Dongguan
Telefone: 86-769-8702-9880
China – Cantão
Telefone: 86-20-8755-8029
China – Hangzhou
Telefone: 86-571-8792-8115
China – RAE de Hong Kong
Telefone: 852-2943-5100
China – Nanquim
Telefone: 86-25-8473-2460
China-Qingdao
Telefone: 86-532-8502-7355
China – Xangai
Telefone: 86-21-3326-8000
China-Shenyang
Telefone: 86-24-2334-2829
China – Shenzen
Telefone: 86-755-8864-2200
China – Suzhou
Telefone: 86-186-6233-1526
China-Wuhan
Telefone: 86-27-5980-5300
China –Xian
Telefone: 86-29-8833-7252
China – Xiamen
Telefone: 86-592-2388138
China-Zhuhai
Telefone: 86-756-3210040
Índia – Bangalore
Telefone: 91-80-3090-4444
Índia – Nova Deli
Telefone: 91-11-4160-8631
Índia - Pune
Telefone: 91-20-4121-0141
Japão – Osaka
Telefone: 81-6-6152-7160
Japão – Tóquio
Telefone: 81-3-6880-3770
Coreia – Daegu
Telefone: 82-53-744-4301
Coreia – Seul
Telefone: 82-2-554-7200
Malásia – Kuala Lumpur
Telefone: 60-3-7651-7906
Malásia – Penang
Telefone: 60-4-227-8870
Filipinas – Manila
Telefone: 63-2-634-9065
Cingapura
Telefone: 65-6334-8870
Taiwan-Hsin Chu
Telefone: 886-3-577-8366
Taiwan – Kaohsiung
Telefone: 886-7-213-7830
Taiwan – Taipé
Telefone: 886-2-2508-8600
Tailândia – Bangkok
Telefone: 66-2-694-1351
Vietnã – Ho Chi Minh
Telefone: 84-28-5448-2100
Áustria – Wels
Telefone: 43-7242-2244-39
Fax: 43-7242-2244-393
Dinamarca – Copenhague
Telefone: 45-4485-5910
Fax: 45-4485-2829
Finlândia – Espoo
Telefone: 358-9-4520-820
França – Paris
Tel: 33-1-69-53-63-20
Fax: 33-1-69-30-90-79
Alemanha – Garching
Telefone: 49-8931-9700
Alemanha – Han
Telefone: 49-2129-3766400
Alemanha – Heilbronn
Telefone: 49-7131-72400
Alemanha – Karlsruhe
Telefone: 49-721-625370
Alemanha – Munique
Tel: 49-89-627-144-0
Fax: 49-89-627-144-44
Alemanha – Rosenheim
Telefone: 49-8031-354-560
Israel – Ra'anana
Telefone: 972-9-744-7705
Itália – Milão
Telefone: 39-0331-742611
Fax: 39-0331-466781
Itália – Pádua
Telefone: 39-049-7625286
Holanda – Drunen
Telefone: 31-416-690399
Fax: 31-416-690340
Noruega – Trondheim
Telefone: 47-72884388
Polônia – Varsóvia
Telefone: 48-22-3325737
Romênia – Bucareste
Tel: 40-21-407-87-50
Espanha – Madri
Tel: 34-91-708-08-90
Fax: 34-91-708-08-91
Suécia – Gotemburgo
Tel: 46-31-704-60-40
Suécia – Estocolmo
Telefone: 46-8-5090-4654
Reino Unido – Wokingham
Telefone: 44-118-921-5800
Fax: 44-118-921-5820

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Documentos / Recursos

Interface do codificador MICROCHIP v4.2 [pdf] Guia do Usuário
Interface do codificador v4.2, v4.2, Interface do codificador, Interface

Referências

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