Razvoj vgrajene programske opreme za dajalnik pozicije s protokolom Hiperface DSL

Finc, Rajko (avtor), Jankovec, Marko (mentor)

Magistrsko delo obravnava razvoj in integracijo komunikacijskega protokola HiperFace DSL v sistem magnetnega absolutnega dajalnika pozicije z namenom izboljšanja zanesljivosti, funkcionalnosti in diagnostičnih sposobnosti sistema. Osrednji cilj naloge je bil razviti programsko rešitev, ki omogoča dvosmerno digitalno komunikacijo po dvožilni povezavi ter hkrati zagotavlja natančen in determinističen prenos položajnih podatkov. Razvita je bila celotna programska arhitektura za sistem, ki temelji na dajalniku AksIM-4, FPGA modulu in mikrokrmilniku STM32. Sistem omogoča zajem absolutne pozicije z ločljivostjo do 21 bitov. Sistem omogoča zajem absolutne pozicije z ločljivostjo do 21 bitov, pri čemer so podatki o položaju na voljo vsakih 11,52 µs. Poleg prenosa položaja je bila vzpostavljena strukturirana podatkovna baza, ki omogoča dostop do konfiguracijskih in diagnostičnih parametrov ter trajno shranjevanje podatkov. Za shranjevanje nastavitev in kalibracijskih podatkov je bil integriran datotečni sistem LittleFS, ki zagotavlja odpornost proti izgubi napajanja in izravnavo obrabe pomnilnika. Kakovost celotne programske rešitve je bila preverjena z modularnim testiranjem ključnih programskih komponent z uporabo ogrodij Googletest in gMock. Rezultat naloge je delujoč prototip programske opreme za dajalnik pozicije s protokolom HiperFace DSL, primeren za uporabo v industrijskih servo pogonih in avtomatiziranih sistemih, kjer so ključni natančnost, zanesljiva komunikacija in zmanjšanje kompleksnosti ožičenja.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: dajalnik pozicije, HiperFace, komunikacijski protokol, mikrokrmilnik, programski jezik C++, STM32
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Leto izida: 2026
• PID: 20.500.12556/RUL-181835
• Datum objave v RUL: 16.04.2026

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Development of Embedded Software for an Encoder with the Hiperface DSL Protocol

Izvleček

The master's thesis addresses the development and integration of the HiperFace DSL communication protocol into a magnetic absolute position encoder system with the aim of improving system reliability, functionality, and diagnostic capabilities. The main objective of the thesis was to develop a software solution that enables bidirectional digital communication over a two-wire connection while simultaneously ensuring accurate and deterministic transmission of position data. A complete software architecture was developed for a system based on the AksIM-4 encoder, an FPGA module, and an STM32 microcontroller. The system enables acquisition of absolute position with a resolution of up to 21 bits, with position data available at intervals of 11.52 µs. In addition to position transmission, a structured data repository was implemented that provides access to configuration and diagnostic parameters and enables persistent data storage. To store configuration and calibration data, the LittleFS file system was integrated, providing resilience against power loss and wear leveling of the memory. The quality of the overall software solution was verified through modular testing of key software components using the Googletest and gMock frameworks. The result of the thesis is a functional prototype of software for a position encoder using the HiperFace DSL protocol, suitable for use in industrial servo drives and automated systems where precision, reliable communication, and reduced wiring complexity are essential.

• Ključne besede: encoder, HiperFace, communication protocol, microcontroller, C++ programming language, STM32