MCU编码器接口差异

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编码器在很多场景下都会用到，很多有电机的地方都会有编码器的身影。比如工业控制、智能家居、机器人等。

今天结合瑞萨 RZ T2M和 T2L单片机来讲讲编码器接口以及他们的一些差异。

编码器接口类型说明：
这里主要说明绝对值编码器的接口和协议，增量编码器相对简单不在本文解说范围内。

绝对值编码器通常通过具有特定协议的串行接口、网络接口或并行接口连接。不同类型的编码器接口有其特点，分为串行接口、网络接口/现场总线、并行接口三种主要类别。以下是详细解析：

1
串行接口（Serial Interface）

特点
点对点通信：通常用于设备之间直接的数据传输。
单向/双向通信：比如RS422或RS485 能够实现单向或双向数据传输。
同步或异步通信：
同步通信：需要时钟信号（Clock）。
异步通信：不需要时钟信号，传输机制相对简单。

适用场景
用于中距离的数据传输，适合环境简单的工业场合。
2


网络接口/现场总线
（Network Interface / Field Bus）

特点
支持多种工业总线协议，例如PROFIBUS和DeviceNet。
用于网络化工业通信，适合多节点系统

优势
提供设备间的灵活通信。
便于多设备在网络中的管理和监控。

应用场景
工厂自动化、分布式控制系统等复杂应用。
3
并行接口（Parallel Interface）

特点
最直接的编码器输出方法：尤其适用于单圈编码器。
短距离、低分辨率：由于需要大量的布线，适合短距离应用，但分辨率较低。
Gray码编码：编码输出采用Gray码方式，保证相邻位置只改变一个比特位，从而减少传输误差。

优势
实现简单，响应速度快。

限制
需要大量信号线，不适合长距离或复杂场景。
业界过去已经开发了几种绝对值编码器协议标准，每种标准都有其优缺点。它们是由不同的公司发明和驱动的，也都有各自的优势。
尼康的A-Format
BiSS是iC-Haus于2002年推出的开源标准。BiSS硬件与SSI（串行同步接口）编码器兼容，但提供了额外的功能和选项。（您可复制下方链接至浏览器，或扫描二维码查看）
来自海德汉的两种不同版本的EnDat，EnDat2.2。
SICK AG的HIPERFACE DSL。DSL代表“数字伺服链路”
FA-coder来自Tamagawa Seiki Co.,Ltd
BiSS
https://biss-interface.com/about-biss/

协议	特点	优势	典型应用
EnDat	双向通信， 高精度， 多功能诊断	高精度， 高可靠性	高端机床、 精密制造设备
BiSS-C	开放协议， 高速， 兼容性强	高速传输， 低成本	工业自动化，多轴机器人
FA-CODER	专用于三菱 伺服系统	与三菱系统 深度集成	三菱设备的 运动控制
A-format	专用于安川 伺服系统	高度优化 安川系统性能	安川伺服设备
HIPERFACE DSL	单电缆设计， 高精度反馈 与诊断功能	简化布线， 抗干扰能力强	伺服电机， 协作机器人

下面解说一下RZ T2M与RZ T2L的编码器接口使用上的差异：
先说一下相同点
两个芯片都支持常用的编码器协议：
RZ T2M和RZ T2L都支持EnDat，Biss-C，FA-CODER，A-format，HIPERFACE DSL-compliant。
以a-format为例，两者的sample Program AN，基本上也是一样的。

T2M与T2L编码器接口使用上的差别，主要是如下几点：硬件上的差异
RZ T2M是通过DRP（Dynamically Reconfigurable Processor）来实现的。什么是DRP需要的读者请移步下面的链接：（您可复制下方链接至浏览器，或扫描二维码查看）
RZ T2L是把相应的编码器协议接口以外设的方式提供给用户，用户只需要初始化对应的外设模块就可以使用相应的编码器接口。
Renesas DRP Dynamic Reconfigurable Processor | Renesas瑞萨电子
https://www.renesas.cn/zh/video/renesas-drp-dynamic-reconfigurable-processor

原理上所需要通过DRP把下图所示的ENCIF0-ENCIF15，这16个引脚配置成需要实现的编码器协议接口对应的引脚。

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比如a-format这个协议：
对于RZ T2M来说，如下图所示，A-format协议所需要用到的左边的脚引，可以通过DRP配置ENCIF0–ENCIF15这些接口实现。

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而RZ T2L因为有编码器接口子系统，相当于把主流的编码器接口都固化在RZ T2L的外设中。使用不同的编码器接口，就配置相应的寄存器，走初始化流程就好。

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软件上的差异
以A-format为例：
RZ T2M在软件多了DRP所需要配置的库文件，因为是库也看不到具体的实现。我想主要是上面提到的引脚配置，和协议接口的配置，这些内容。具体用法请参考官网资料“RZ/T2M Group Encoder I/F Configuration Library”，如下面的第二张截图所示。

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RZ T2L的sample code里面没有这个库，因为接口已经以外设的形式存在了。

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通过文档的资料来看，RZ T2M和RZ T2L A-format编码器协议的文档的Release Note和sample program Application Note基本上都差不多。

RZ T2M多了一个编码器接口描述文档，如下面第一张截图所示；RZ T2L没有这个文档是因为在用户手册里面已经体现了这些内容，如下面第二张截图所示。

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需要注意的是：
对于fa-coder这个协议在T2l手册上没有具体的说明，使用的是SCI接口，请具体参考官网的例程使用说明。

总结来说
二者在编码器接口的硬件实现上来说，是有区别的。RZ T2M是通过DRP来实现，RZ T2L是通过编码器外设来实现。有关软件实现，RZ  T2M通过DRP配置库来现实用户所需要的编码器协议接口，在Driver层来说T2M和T2L的驱动接口是一样的，所以从客户应用编程而言，2者基本没有区别。

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