基于CS32F407的双通道旋变解码系统设计
电子技术应用
周智，李志强
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 为提高旋转变压器电机转子位置信号的测量精度，设计开发了一种基于CS32F407的双通道旋变解码系统。系统由2路旋转变压器编码信息采集输入电路、2路正弦激励信号输出电路、MCU控制单元、通信单元、接口单元、电源电路组成。以CS32F407 MCU为处理核心，通过两路SPI接口采集粗机和精机解码芯片CAD2S1210数据，采用改进的多极旋变解码算法解算机械轴角，并通过USART接口上传位置信息至显控单元。系统支持21 bit位置精度和2 kHz激励信号频率，经实际样机验证，位置误差小于0.01°，运行稳定性满足-40 ℃~60 ℃环境要求。结果表明，该系统测量精度高、抗干扰性强，可推广至航空、工业控制等复杂场景。
中图分类号：TM383.2；TP212.9 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256471
中文引用格式： 周智，李志强. 基于CS32F407的双通道旋变解码系统设计[J]. 电子技术应用，2025，51(9)：24-29.
英文引用格式： Zhou Zhi，Li Zhiqiang. Design of a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(9)：24-29.
中文引用格式： 周智，李志强. 基于CS32F407的双通道旋变解码系统设计[J]. 电子技术应用，2025，51(9)：24-29.
英文引用格式： Zhou Zhi，Li Zhiqiang. Design of a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(9)：24-29.
Design of a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407
Zhou Zhi，Li Zhiqiang
The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract： To improve the measurement accuracy of the rotor position signal for resolver motors, a dual-channel resolver decoding system based on CS32F407 was designed and developed. The system consists of two resolver encoding information acquisition input circuits, two sinusoidal excitation signal output circuits, an MCU control unit, a communication unit, an interface unit, and a power supply circuit. With the CS32F407 MCU as the processing core, data from the coarse and fine resolver decoding chips CAD2S1210 were collected via dual SPI interfaces, and the mechanical shaft angle was calculated using an improved multi-pole resolver decoding algorithm, with position information uploaded to the display and control unit through the USART interface. The system supports a maximum position resolution of 21 bits and an excitation signal frequency of 2 kHz. Prototype verification shows that the position error is less than 0.01°, and operational stability meets environmental requirements ranging from -40℃ to 60℃. The results demonstrate high measurement accuracy, strong anti-interference capability, and applicability to complex scenarios such as aerospace and industrial control.
Key words : CS32F407；dual-channel resolver；CAD2S1210；MCU；improved algorithm for multi-pole resolver
引言
以旋转变压器[1-2]为主的角度位置检测[3-4]已广泛应用于航空、航天、船舶、汽车电子、工业控制、军事等领域。相较于霍尔传感器[5]、光电编码器[6]和SIN/COS增量编码器[7]等常见的测角传感器，旋转变压器不仅结构简单，在精度和可靠性方面占据优势，还具备耐高温、抗干扰性强等特点，能应用在各种复杂恶劣的环境[8-9]。
为提高测角的精度，一般会选用双通道旋转变压器[10]，该旋变器由粗机和精机组合成一体，两者处于同一套定、转子铁心内，各自具备独立的单极绕组和多极绕组。粗机通道负责确定大区间，进行大范围测角；精机通道则负责在小范围内实现精确测量[11]。旋转变压器输出的是模拟信号，需要配合数字转换器（RDC）或软件码等方式，将模拟角度值转换成相应的数字位置角度信息[12-13]。双通道旋转变压器还需要经过位置数据组合算法，对经轴角转换器解码后的粗精机两路位置角度进行数据组合，以获得更高精度的位置信息[13]。为实现复杂环境下的位置角度准确检测，设计了一种基于CS32F407的双通道旋转变压器解码系统，该系统配合多极旋变解码改进算法，对位置角度进行了误差补偿，并通过限幅滤波&平均滤波组合方案，降低了信号的噪声干扰。
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作者信息：
周智，李志强
（中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡 214062）
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