一种采用PCI软核的轴角数据采集系统

摘 要： 研究一种基于PCI软核的轴角编码数据采集系统，实现伺服系统角度位置量的实时测控。采用FPGA器件实现PCI接口逻辑、FIFO存贮单元及轴角转换控制逻辑，采用旋转变压器⁃数字转换模块实现高速轴角转换，并设计了相应地WDM驱动程序。采集板应用于LabWindows的测控系统中，数据采样速率达到27 r/s，数据传输速率达到132 MB/s。

关键词： 数据采集； 轴角编码； PCI软核； FPGA

中图分类号： TN919⁃34； TP274 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）09⁃0109⁃03

0 引 言

在工业控制伺服设备中，实现角度位置量的高精度实时测量和控制是关键性的技术。轴角转换模块是一种角度量/数字转换器，其功能是将旋转变压器及自整角机的模拟信号转换为数字信号，与普通的A/D编码相比，轴角编码采用正、余信号进行编码，抗干扰能力强及转换速度快。随着FPGA技术的发展，在FPGA上能够实现PCI接口、存贮器及逻辑控制功能。由于FPGA具有灵活的可编程性的优点，PCI接口可以依据插卡功能进行最优化，而不必实现所有的PCI功能，这样可以节约系统的逻辑资源，实现紧凑的系统设计。本文介绍采用轴角转换器及Altera公司的FPGA器件实现角度量高速采集的PCI接口板的方法。

1 系统硬件设计

轴角数据采集卡主要由轴角转换器件（RDC转换器）[1]、FPGA器件EPF10K30组成。其功能框图如图1所示，输入的旋转变压器的正弦、余弦信号经RDC转换器转换为数字量，输出精度为14位；FPGA实现PCI总线接口功能以及控制逻辑功能，内部主要由PCI_MT32宏单元及FIFO存贮器组成[2]。