引言
目前国内数控机床中的伺服电机一般都是配套增量式编码器，而增量式编码器的精度并不太高且输出的是并行信号，欲提高其精度就必然要增大编码器的设计难度和增多并行信号的输出，这样就不利于伺服单元与编码器的长距离通信，而采用绝对式编码器，除了其精度比增量式编码器高几倍以外，其信号的输入输出都采用高速串行通信，节省了通信线路便于长距离的通信，在编码器的另一端，采用CPLD与绝对式编码器进行高速串行通信，CPLD再把收到的编码器信息转变为并行数据传送给伺服单元中的DSP进行运算控制，本文将给出CPLD与绝对式编码器高速串行通信的软硬件设计方案。 硬件设计
硬件主要由电源、CPLD及其外围电路
在现代的高精度高速伺服单元中，为了提升数控机床伺服电机的控制性能，常常需要采用更先进的编码器和处理技术。传统的增量式编码器虽然广泛使用，但由于其精度限制和并行信号输出的问题，不适宜在长距离通信场景下使用。绝对式编码器则成为了解决这一问题的有效方案，它具有更高的精度，且采用高速串行通信方式，更适合远距离的数据传输。
绝对式编码器的输出信号是基于位置的数字信息，每个位置对应一个唯一的编码，这使得它能够提供精确的位置信息，无需累积误差。与增量式编码器相比，绝对式编码器在信号传输上更高效，减少了对通信线路的需求，同时也提高了系统的可靠性。
在硬件设计中，CPLD（复杂可编程逻辑器件）扮演了关键的角色。CPLD通过高速串行通信接口与绝对式编码器连接，接收编码器发送的高精度位置数据，并将其转化为并行数据，供伺服单元中的DSP（数字信号处理器）进行实时处理和控制。CPLD的选择，如Altera公司的EPM570T144C5，具有较低的成本、较小的功耗以及丰富的宏单元，可以满足高速通信和数据转换的需求。此外，CPLD还配备了JTAG接口，用于通过QUARTUS II这样的开发环境进行程序下载和调试。
硬件系统通常包括电源模块、CPLD及其外围电路模块和绝对式编码器接口电路。电源模块确保为整个系统提供稳定且隔离的电压供应，如使用开关电源和DC/DC转换芯片来产生不同电压等级。CPLD及其外围电路模块则包含了编程下载接口、DSP接口、有源晶振、电平转换电路以及用于通信的接口芯片，如ADM485。有源晶振为整个系统提供了稳定的时钟信号，而电平转换电路确保了不同电压标准设备之间的兼容性。
ADM485是一种常用的RS-485通信接口芯片，它支持高速串行通信，能够增强通信线路的抗干扰能力，并允许在较长的距离上传输数据。在实际设计中，通常会使用两个ADM485芯片进行对接，以提高系统的健壮性。
绝对式编码器结合CPLD在高精度高速伺服单元中的应用，不仅提高了位置检测的精度，也优化了数据传输效率，使得伺服系统的性能得到显著提升。通过精心设计的硬件电路，实现了编码器与处理单元之间的高效通信，为数控机床的高精度控制奠定了基础。
