本帖最后由 小飞鸟f 于 2024-12-3 19:52 编辑
#申请原创# 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APM32F003适用于增量编码器的非省线式转为省线式方案和绝对值编码器的只做多圈系统方案。在这里，我们展开聊一下APM32F003哪些特点符合这两种方案。 2、非省线式转为省线式方案
基于APM32F003的非省线式转为省线式方案框图如下所示：
对于增量编码器，有的输出只有ABZ三组信号，有的输出ABZUVW六组信号，如下图所示。UVW信号主要是用于电机刚上电时，获取起始角度位置，用于电机启动控制。当找到Z信号后，角度位置由AB信号决定。 如果每组信号都由独立的信号线输出，对于ABZUVW单端信号输出的情况，编码器线缆需要8根线（包括电源线和地线）；对于ABZUVW差分信号输出的情况，编码器线缆需要14根线。 如果采用省线式方案，对于ABZUVW单端信号输出的情况，编码器线缆需要5根线，节省了3根线；对于ABZUVW差分信号输出的情况，编码器线缆需要8根线，节省了6根线。由于工业线缆价格不便宜，节省几根线缆，可以节省不少成本。对于省线式方案，如何实现ABZ和UVW信号输出，如下图所示，这里不做详细描述，感兴趣的可以通过其他途径找资料学习。 前面介绍了这么多，还是没有发现MCU在省线式方案的作用。由于现有的增量编码器基本采用专用芯片，而专用芯片直接输出ABZUVW六组单端信号。为了实现省线式方案，需要MCU和二选一模拟开关芯片。MCU在该方案中的作用：控制二选一模拟开关芯片，按照规定时间选择ABZ或UVW信号输出；根据外部信号，设置增量编码器专用芯片的零点位置，让电机其中一个电气零点和Z信号对齐。所以，该方案对MCU资源主要是定时器延时、GPIO输入输出、SPI/UART通信，采用低成本MCU就能满足。而极海的APM32F003基于Cortex-M0+内核，主频48MHz，具有16位通用定时器、最高速率2.5Mbit/s的USART、最高速率8Mbit/s的SPI、3*3mm的QFN20小封装。APM32F003F6U7已通过AEC-Q100 Grade2标准认证，可靠性高，工作温度覆盖-40~105℃，价格相对便宜。 3、只做多圈系统方案 基于APM32F003的多圈系统方案框图如下所示： 现有的绝对值编码器方案有不少还是采用专用的绝对值编码器芯片，这类方案开发难度低，能实现快速量产。大部分专用芯片都不具备多圈系统，无法在主电掉电后记录圈数。所以，该方案还需要增加一个多圈系统。如果专用芯片输出的协议可以满足主站需求，该方案不需要转协议功能，只需要增加一个多圈系统。 目前，多圈系统主要采用MCU实现。该方案对MCU要求最重要的一个参数是功耗。市面大部分绝对值编码器在主电掉点后的功耗要求在30uA以内。非MCU部分的功耗消耗在主要集中在4~25uA，所以，MCU功耗最好能在5uA以内。除了功耗，也需要高速的多圈数据传输接口，将圈数信息及时传输给专用芯片，一般需要2Mbit/s及以上速率。多圈系统是有电池供电，对于电池电压也需要进行监控，MCU需要有ADC模块。 综上所述，极海APM32F003可以满足要求。APM32F003在低功耗模式下电流低至3.53uA，如下图所示；最高速率2.5Mbit/s的USART、最高速率8Mbit/s的SPI都可以满足多圈通信接口需求；内置1个8通道的12位ADC模块，可实现电池电压监控；3*3mm的QFN20小封装，可以满足直径35mm电路板及以内的应用需求。 4、结论 基于成本、功能、可靠性、封装因素考虑，APM32F003适用于增量编码器的非省线式转为省线式方案和绝对值编码器的只做多圈系统方案。
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