提高编码器精准度的有效办法及实战方案

【导读】编码器作为实现精准控制和反馈的关键部件，其性能直接影响了整体系统的稳定性和精确度。而芯片，作为编码器的核心和灵魂，不仅负责数据的快速处理与传输，更保障了编码器在各种复杂环境下的可靠运行。在工业自动化领域，对精确度的要求越来越高。先楫高性能芯片能够提供更高的分辨率和精度，使编码器能够捕捉到更细微的变化，从而实现精准运动控制。以先楫HPM5300高性能MCU为主控的20位全自制电感编码器方案及磁编码器方案，以其先进的软硬件技术设计、高稳定性和可靠性、灵敏的响应速度、较强的抗干扰能力等特质在市面上的众多产品中崭露头角。

市场需求是多样化的，随着复杂运算、多媒体技术等创新应用的不断发展，市场对高性能运动控制MCU 的需求也在快速增长。HPM5300是先楫半导体面向工业自动化、新能源及汽车电子三大应用领域推出的一款高性能运动控制微控制器产品。

HPM5300 系列是一款高性能 RISC-V 内核通用微控制器，支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展，主频 480MHz，达到甚至超越国际主流高性能 MCU 产品，满足大多数应用场景下的开发需求。主控芯片主频不够不再是限制运控能力的瓶颈，HPM5300 系列能够做到高速运算，同时提升带宽，高带宽带来更快的指令响应时间，配合 HPM5300 独有的自主知识产品“高精度位置传感器系统”，支持主流多种类位置传感器，为运动控制带来独特的体验。

为了提高运控准确性，HPM5300 系列支持各类位置传感器，包括光电式、磁感应和旋转变压器，同时提供灵活的编码器输入输出，兼容总线型、模拟类和脉冲型，匹配增量和绝对编码器各种输入输出信号形式，信号转化灵活、效率高。HPM5300 系列可支持市面上主流的各类型编码器通讯协议，如多摩川，BISS-C、ENDAT、HIPERFACE 等。

目前，HPM5300系列产品已经广泛应用于工业自动化中的编码器和伺服驱动器，新能源中的微型逆变器，汽车电子中的 IMU、ECU 和汽车座椅门控模块等产业中。

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方案一：基于先楫HPM5300高性能MCU的20位全自制电感编码器实战案例

电感编码技术通过其高分辨率传感器、精细的工艺设计、信号处理与优化以及温度补偿和校准等方面的综合特性，实现高精度运动控制，使其在需要精确控制位置或角度的应用场景中具有显著的优势。某客户推出的搭载先楫HPM5300高性能MCU芯片的20位全自制电感编码器，以其先进的软硬件技术设计、高稳定性和可靠性、灵敏的响应速度、较强的抗干扰能力等特质在市面上的众多产品中崭露头角。

方案优势

•  精确的电磁分布

影响磁场的因素众多，如线圈布局、走线形状、材质、线径、线宽、空间距离等等。高精度电感编要求20位以上的分辨率，故需要稳定且精确的磁场分布。该电感编码器方案采用三相磁场方式，相对于普通磁场，具备更强的抗干扰性，并且在PCB线圈走线和电磁仿真结果显示各项性能指标优。

•  具备灵活性及开发便利的软解码

软解码能够适配各种不同的操作系统和处理器架构，只需使用相应的解码库，就可以完成解码过程的开发。这降低了开发的难度和成本。本方案提供的软解码从动态的包络的信号中，通过游标算法解析包络，提高位置辨识分辨率。

•  高速的响应控制

为保证在解析和滤波时的响应速度与精度，需要合适的环路响应模型。本方案当前采用的是RDC环路模型，在4.4MHz激励下，分辨率可高达20bit。

方案二：基于先楫HPM5300的磁编码器方案

主控芯片：先楫HPM5300系列

方案特点

•  分辨率：17b

•  支持最高转速：6000RPM

•  支持增益偏差校正

•  支持温漂补偿

•  支持掉电多圈保存

•  支持Offset校正

先楫优势

•  高算力：480MHz

•  2 X 16b ADC

•  输出协议丰富

•  片内可编程运放，支持差分输入

•  低功耗：1.5uA

•  小封装：QFN 48

应用场景

伺服驱动器、机器人等。

方案三：基于SigmaStar SSC335 适合视频远距离传输的模拟/数字高清编码器

 基于SigmaStar SSC335 的模拟-数字高清编码器其主控采用嵌入式单核32位ARM A7，纯硬压缩，内部集成A7和FPU、NEON，主频800MHZ。其产品功能包括2D/3D降噪、数字宽动态、多种图像增强和矫正算法，图像清晰、细腻、逼真。支持H.265+、H.265、H.264编码，超低码率、高清画质，USB图像输出，智能分析和支持双向语音对讲。最大支持200万编码，最高支持1920x1080@30帧。

适用于长距离视频网络传输，包括模拟监控改造、将模拟信号编码转成网络传输、同轴线长距离传输、车载监控，标清/高清监看、实时监控场合。

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