APM32F103xB开发编码器注意点

只看该作者 · 2024-12-2 15:50

1、前言

在上一篇“[应用方案]聊聊极海哪些MCU适用于编码器应用”文章中介绍过绝对值编码器方案分为4类：无MCU方案、多圈系统和协议转换方案、只做多圈系统方案、原始模拟信号解算方案。其中APM32F1103xB适用于多圈系统和协议转换方案和原始模拟信号解算方案。这里简单聊一下APM32F1103xB在编码器应用的注意点。

2、[多圈系统和协议转换方案]()

基于APM32F103TB的方案框图如下所示（参考https://mp.weixin.qq.com/s/c9hOVrUUzmQ7oQsDjKX7Kw）：

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UART通信注意点：UART通信主要为了实现编码器协议，如多摩川协议。大部分通信速率2.5Mbps，由于APM32F103xB的UART最大通信速率是4.5Mbps，所以编码器协议通信速率也可以配置为4Mbps。这里需要注意主频必须是UART通信速率的n倍，如果不是整数倍关系，UART时序误差变大，存在通信出错的可能性。根据多摩川协议，主机发送命令和从机发送数据之间需要3us间隔，这里可以采用结合空语句进行延时，每个命令的延时不同，都需要调试好。由于UART发送需要连续发送多个字节（如下图所示），如果不采用DMA功能，UART发送的字节之间会有空闲时序延时，所以，需要借助DMA才能实现无延时的连续字节发送。

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SPI通信注意点：SPI主要与单圈芯片进行通信，获取单圈信息。SPI通信速率约高，抗干扰能力越差，而且，有的单圈芯片的SPI通信速率有限。鉴于电机磁干扰比较大，建议SPI通信速率10Mbit/s。在PCB布线时候，SPI时钟线和数据线尽量短。

ADC电压采样注意点：由于主电电压和电池电压变化相对比较缓慢，为了提高CPU执行效率，建议采用DMA循环采样模拟，不占用CPU运行时间。如果电源环境比较差，还可以考虑对ADC值进行滤波处理。

其他注意点：为了提高位置信息的实时性，建议在伺服驱动器发送UART命令的同时，启动SPI读取单圈数据，在发送UART数据前更新位置信息到UART发送数组中。这样，可以实现位置传输零延时，提高系统的实时性。

3、原始模拟信号解算方案

基于APM32F103TB的方案框图如下所示：

图片15.png

UART通信注意点：与多圈系统和协议转换方案注意点一样。

ADC采样注意点：为了提高角度准确性，需要保证ADC1和ADC2同时采样SIN和COS模拟信号。APM32F103xB的两个ADC的具有主从模式，当ADC1和ADC2都配置为规则同步模式时，ADC1和ADC2可以实现同步采样，参考配置如下图所示。需要注意的是，在启动ADC采样时，ADC1和ADC2都要进行软件启动转换规则通道，即先使能“ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC2,ENABLE);”再使能“ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);”，否则，ADC2不采样。对于主电和电池电压采样，可以配置为注入通道，当SIN和COS信号采集完成的空闲时间，可以启动注入通道。

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4、结论

除了以上SPI通信、UART通信、ADC采样等注意点，绝对值编码器还有很多细节需要处理，需要在开发过程中不断积累经验。

最后提一下功耗问题，常温下， APM32F103xB在STOP模式下功耗一般在12uA左右，由于芯片个体差异，会存在1uA左右的误差。非MCU电路板器件选择好，主电掉点后，整个编码器的功耗能做到20uA以内，这个可以满足大部分产品需求了。