エンコーダパルスカウンタ BX-030
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Ver１．０， ２０１４年８月 2 日
１．特長
BX-030 は、シグナルプロセッサ Aproc-1B に、エンコーダパルスカウント機能とＰＷＭ出力機能を追
加する拡張インターフェースです。以下の特徴を備えています。
◆
◆
◆
◆
◆
◆
◆
24 ビットパルスカウンタを６チャンネル装備
16 ビット分解能ＰＷＭ信号出力を８チャンネル装備
パルス入力信号は RS422 対応
カウントてい倍モードとして×1，×2，×4 を選択可能
Aproc-1B のアナログ入力にほぼ同期して全チャンネル同時サンプリング
標準デジタル入出力機能つき
小型・軽量・省電力
なお、BX-030 は、開発ツール AprocS のバージョン 1.42 以降で使用可能です。
２．ブロック図
BX-030 は、シグナルプロセッサ Aproc-1B のデジタル入出力ポートに接続することにより、ロータリ
エンコーダなどの２相パルス信号を積算し、モータなどの回転角度情報を信号処理の対象として扱った
ち、パルス幅変調された信号を出力したりすることを可能にします。BX-030 のブロックダイアグラム
を図 1 に示します。ここで、標準デジタル入力・出力は、BX-030 を接続することによって使えなくな
る Aproc-1B 本体の標準デジタル入力・出力を代行するものです。
指令
制御部
標準デジタル入力
(8bit)
Aproc-1B へ
データ
Hi-Z
バッファ
切
換
カウンタ
RS422
レベル変換
レジスタ
PWM 変換
２相パルス入力
(6ch)
PWM 信号出力
(8ch)
レジスタ
標準デジタル出力
(8bit)
図 1 BX-030 のブロックダイアグラム
1
エンコーダパルスカウンタ BX-030
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３．電気的仕様
BX-030 の電気的仕様を表 1 に、コネクタピンアサインを表 2 ∼表 8 に示します。コネクタの配置や
ピン番号の定義については、図 3 を参照してください。
表 1 電気的仕様
項 目
仕 様
備考
エンコーダカウンタ部
チャンネル数
積算桁数
入力信号
入力レベル
てい倍
極性
最大入力周波数
カウントリセット
入力回路
信号絶縁
6
24 ビット
各チャンネルＡ相、Ｂ相の 2 本
ＲＳ４２２
×1、×2、×4 から選択
チャンネル毎に設定可能
8MHz
プログラムによる
RS-422 レシーバ使用
なし
Ｚ相入力は無し
表 10 参照
図 2 参照
ＰＷＭ出力部
チャンネル数
コンパレータ分解能
クロック周波数
8 チャンネル
16 ビット
f, f/4, f/16, f/64 の 4 種
f=60MHz
16
最大発生周期
上記周波数の逆数に 2 を掛けた時間
1.09ｍs ∼69ｍs
電圧レベル
周波数安定度
信号絶縁
LVTTL（0∼3.3V）
±50ppm
なし
表 9 参照
デジタル入出力
入力チャンネル数
8 ビット
出力チャンネル数
8 ビット
電圧レベル
信号絶縁
LVTTL（0∼3.3V）
なし
消費電力
約 0.3W （ 5V×60mA ）
2
Aproc-1B 本体のデ
ジタル入出力は使
用できません
5V 入力耐性なし
出力負荷を除く
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表 2 コネクタＡ（アナログ出力）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
記号
Aout7
GND
Aout6
GND
Aout5
GND
Aout4
GND
Aout3
GND
Aout2
GND
Aout1
GND
Aout0
GND
信号名
アナログ出力 ch７
グランド
アナログ出力 ch６
グランド
アナログ出力 ch５
グランド
アナログ出力 ch４
グランド
アナログ出力 ch３
グランド
アナログ出力 ch２
グランド
アナログ出力 ch１
グランド
アナログ出力 ch０
グランド
備考
表 3 コネクタＢ（ＰＷＭ出力）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
記号
PWMout7
GND
PWMout6
GND
PWMout5
GND
PWMout4
GND
PWMout3
GND
PWMout2
GND
PWMout1
GND
PWMout0
GND
信号名
PWM 出力 ch７
グランド
PWM 出力 ch６
グランド
PWM 出力 ch５
グランド
PWM 出力 ch４
グランド
PWM 出力 ch３
グランド
PWM 出力 ch２
グランド
PWM 出力 ch１
グランド
PWM 出力 ch０
グランド
3
備考
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表 4 コネクタＣ（電源入力）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
記号
Vcc
Vcc
GND
GND
信号名
USB バス電源（5V）
USB バス電源（5V）
グランド(0V)
グランド(0V)
備考
表 5 コネクタＤ（エンコーダ入力０∼３）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
記号
GND
GND
EAin+0
EAin-0
EBin+0
EBin-0
EAin+1
EAin-1
EBin+1
EBin-1
GND
GND
EAin+2
EAin-2
EBin+2
EBin-2
EAin+3
EAin-3
EBin+3
EBin-3
信号名
グランド
グランド
エンコーダ入力 0ch Ａ相＋
エンコーダ入力 0ch Ａ相−
エンコーダ入力 0ch Ｂ相＋
エンコーダ入力 0ch Ｂ相−
エンコーダ入力 1ch Ａ相＋
エンコーダ入力 1ch Ａ相−
エンコーダ入力 1ch Ｂ相＋
エンコーダ入力 1ch Ｂ相−
グランド
グランド
エンコーダ入力 2ch Ａ相＋
エンコーダ入力 2ch Ａ相−
エンコーダ入力 2ch Ｂ相＋
エンコーダ入力 2ch Ｂ相−
エンコーダ入力 3ch Ａ相＋
エンコーダ入力 3ch Ａ相−
エンコーダ入力 3ch Ｂ相＋
エンコーダ入力 3ch Ｂ相−
4
信号種別
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
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表 6 コネクタＥ（エンコーダ入力０∼３）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
記号
GND
GND
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
GND
GND
EAin+4
EAin-4
EBin+4
EBin-4
EAin+5
EAin-5
EBin+5
EBin-5
信号名
グランド
グランド
未接続
未接続
未接続
未接続
未接続
未接続
未接続
未接続
グランド
グランド
エンコーダ入力 4ch
エンコーダ入力 4ch
エンコーダ入力 4ch
エンコーダ入力 4ch
エンコーダ入力 5ch
エンコーダ入力 5ch
エンコーダ入力 5ch
エンコーダ入力 5ch
Ａ相＋
Ａ相−
Ｂ相＋
Ｂ相−
Ａ相＋
Ａ相−
Ｂ相＋
Ｂ相−
信号種別
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
RS422
表 7 コネクタＦ（アナログ入力）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
記号
Ain0
GND
Ain1
GND
Ain2
GND
Ain3
GND
Ain4
GND
Ain5
GND
Ain6
GND
Ain7
GND
信号名
アナログ入力 0ch
グランド
アナログ入力 1ch
グランド
アナログ入力 2ch
グランド
アナログ入力 3ch
グランド
アナログ入力 4ch
グランド
アナログ入力 5ch
グランド
アナログ入力 6ch
グランド
アナログ入力 7ch
グランド
5
備考
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表 8 コネクタＧ（デジタル入出力）ピンアサインメント
番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
記号
Dout0
Dout1
Dout2
Dout3
Dout4
Dout5
Dout6
Dout7
GND
GND
Din0
Din1
Din2
Din3
Din4
Din5
Din6
Din7
GND
GND
信号名
デジタル出力 0ch
デジタル出力 1h
デジタル出力 2ch
デジタル出力 3ch
デジタル出力 4ch
デジタル出力 5ch
デジタル出力 6ch
デジタル出力 7ch
グランド
グランド
デジタル入力 0ch
デジタル入力 1ch
アナログ入力 2ch
デジタル入力 3ch
アナログ入力 4ch
アナログ入力 5ch
アナログ入力 6ch
アナログ入力 7ch
グランド
グランド
図 2 エンコーダパルス入力回路（Ａ相のみ）
6
信号レベル
LVTTL
LVTTL
LVTTL
LVTTL
LVTTL
LVTTL
LVTTL
LVTTL
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
LVTTL（5V 入力不可)
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４．機械的仕様
BX-030 の外形図とコネクタ配置を図 3 に示します。
Aproc-1B 接続用ソケット
（裏面）
コネクタ
穴径 3.2
コネクタ B
A
1 3 5 ・・・ 15
1 3 5 ・・・ 15
予備コネクタ穴
2 4 19
20
2 4 6 ・・ 16
・・・・・・
・・・・・・
1 3 5
1 3
2 4 6
（20 ピンヘッダ）
2 4 6 ・・ 16
コネクタ E
19
・・・・・・
1 3 5
20
・・・・・・
（20 ピンヘッダ）
2 4 6
コネクタ D
（16 ピンヘッダ）
15 ・・・・ 5 3 1
16
・・・・ 6 4 2
PLD
コネクタ G
コネクタ C
（4 ピンヘッダ）
裏面実装
（20 ピンヘッダ）
19 17 15
20 18 16
・・・・・・
5 3 1
・・・ 6
4 2
予備コネクタ穴
コネクタ F
（20 ピンヘッダ）
66.0
Aproc-1B 接続用
ソケット（裏面）
80.8
19
1.6
50.8
58.2
（16 ピンヘッダ）
Aproc-1B 接続用
ソケット
図3 BX-030 の外形とコネクタの配置
7
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５．プログラミング
BX-030 を使用するには、プログラムで以下の（１）を宣言し、（２）∼（４）を処理ブロックに記述します。
（１） デバイスの定義と動作条件の設定
【書式】 xType = "B030,count=Q,pwm=M-P";
右辺の ” ” で囲まれた文字列で拡張インターフェースの型名と運転条件を設定します。コンマで区切
られており、それぞれ以下の意味があります。
B030： 接続されている拡張インターフェースの型名です。このまま 4 文字で記します。
count= Q： Q は符号を除いて 6 桁となる数字の並びで、エンコーダカウンタの動作条件を表します。
エンコーダカウンタを使用しなければ不要です。各数字は±1、±2、±4 の（符号を含めて）6 種
類です。数字の絶対値がてい倍数、符号はカウントの極性を表します。正の場合、Ａ相がＢ相より
も進んでいるときにカウントアップ、遅れている場合カウントダウンとなります。負の場合はその逆
です。
pwm=M-P： PWM 波のモード番号と周期を指定します。M はクロック周波数の番号、P は発生周期（単
位ミリ秒）を表します。PWM を使用しなければ不要です。M の値には正負があって、その符号で極
性を指定します。極性が正の場合は信号が High の時間が入力に比例し、負の場合 Low の時
間が入力に比例します。M の値とクロック周波数の関係を表 9に示します。
表 9 クロック周波数の設定番号
M
±1
±2
±3
±4
クロック周波数
60.000 MHz
15.000 MHz
3.750 MHz
937.50 KHz
1.092 ms
4.369 ms
17.476 ms
69.905 ms
最大周期
（ = 216÷60000 ）
（ = 216÷15000 ）
（ = 216÷3750 ）
（ = 216÷937.5 ）
使用例 1 xType = "B030,count=444211,pwm=1-0.1";
エンコーダカウンタは全て正極性で、CH0∼CH2 は４倍、CH3 は 2 倍、CH4∼5 は１倍となり
ます。PWM は正極性で、クロック周波数は 60MHz 周期は 0.1ms（周波数 10KHz）です。
使用例 2 xType = "B030,count=4-44-211,pwm=-3-12.5";
エンコーダカウンタのてい倍は使用例 1 と同じですが、CH1 と CH3 の極性が負になります。
PWM は負極性で、クロック周波数は 3.75MHz、周期は 12.5ms（周波数 80Hz）です。
（２）
カウント値の読み出し
【書式】 信号名 = Xin( ch, scale );
任意のチャンネルのカウント値を左辺の信号へ代入します。引数の意味は以下です。
8
エンコーダパルスカウンタ BX-030
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ch：
0∼5 の整数値で入力するカウンタのチャンネルを表します。
scale： カウント値が±2２３ のとき、得られる値が±scale となるようにスケーリングします。
関数 Ｘin が返す値は（カウント値×scale×2−２３）です。例えば、2048 パルス/転のエンコーダを 4 てい
倍で入力する場合、１回転のカウント数は 8192 なので、scale の値によって得られる回転角度は以下の
単位をもつことになります。
scale＝1024（＝8192×223） scale＝6433.982（＝2×3.14÷8192×223） scale＝368640（＝360÷8192×223） scale＝8388608（＝223） →
→
→
→
単位は
単位は
単位は
単位は
[回転数] になります。
[rad] になります。
[deg] になります。
[パルス数] になります。
（３） カウンタのリセット
【書式】
Xout( 8 または 0, 32768, y );
指定したカウンタの値を 0 にリセットします。引数の意味は以下です。
8 または 0 ： 出力チャンネル番号です。 BX-030 の場合、PWM 出力を使うなら、そのチャンネル
番号として 0∼7 を使いますので、8 がカウンタリセット用の出力チャンネル番号になり
ます。PWM を使用しない（xType 宣言で PWM の設定が無い）場合は、0 とします。
32768
： y の値をスケーリングするための数値（＝2１５）です。
ｙ
： 表 10 で定義されたリセットしたいカウンタのチャンネルに応じた整数値です。
y の値を２進数で表現したときに、第ｎ桁の値が 1 なら、第(ｎ−1)チャンネルのカウン
タがリセットされます。
表 10 リセットするチャンネルと引数の値
チャンネル
0
1
2
3
4
5
ｙ の 10 進数表現
1
2
4
8
16
32
ｙ の 2 進数表現
1
10
100
1000
10000
100000
複数のチャンネルを同時にリセットしたい場合は、各チャンネルの合計値を与えます。例えば、CH0 と
CH3 のカウンタを同時にリセットしたい場合は、表 10 より、1 と 8 の和である 9 （910＝0010012） を
Xout( 8, 32768, 9 );
というふうに与えます。
Xout( 8, 32768, 63 );
とすれば、全てのカウンタがリセットされます（6310＝1111112）。
9
エンコーダパルスカウンタ BX-030
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（４） PWM 信号の出力
【書式】
Xout( ch, scale, value );
引数の意味は以下です。
ch
： 出力する PWM のチャンネル番号です。0∼7 の整数で与えます。
scale ： value の値が±scale のとき BX-030 へ送信する数値が±215 となります。
value ： 出力する信号の名前です。
【使用例】
信号 x が 0∼1 の範囲で変化したときデユーティ比が 0∼1 となるように、周期 10ms の PWM 波を発生さ
せます。エンコーダカウンタを使用しないなら、宣言文は以下です。
xType = "B030,pwm=3,10";
M=3 なので、クロック周波数は 3750KHz です。信号 x が 0∼1 のとき、パルス幅比 0∼1 の PWM 波を
215
チャンネル１に発生させるには、任意のパラメータを scl＝
＝0.8738; と宣言し、
3750[KHz]×10[ms]
下記とします。
Xout( 1, scl, x-scl );
ここで、x から scl を引いて与えるのは以下の理由によります。
関数 Xout( ch, scl, x ) は、次の式で信号 x： ‐scl≦x＜scl を 16 ビットの符号つき整数 V
(‐215≦V＜215）へ変換し、それを BX‐030 へ送ります。
V =
x
・215
scl
一方、BX‐030 は受信値 V に 215 を加算して 0∼216 の符号なし整数とし、この値と 1 周期中のクロック波
数（クロック周波数×周期）の比が PWM のデューティ比となるように PWM 信号を生成します。つまり、
x
・215+215
scl
PWM のデユーティ比 ＝
3750×10
＝
215
215
・x ＋
37500
37500・scl
＝ x ＋ scl
したがって、Aproc-1B 側では、scl=215／37500 をあらかじめ入力から差し引いておく必要があります。図
4は、この使用例における信号値とデューティ比（％）の関係です。
10
エンコーダパルスカウンタ BX-030
データシート
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パルス幅 （デューティ比） ［％］
100
87.4
0
0
-0.874
-215
0.874
0
0
215
0
x の値
0.874 （ x - 0.874 ）の値
215 関数 Xout の送信値 V
1.0
216
37500
V に 215 を加算した値
図 4 関数 Xout の引数とＰＷＭ出力パルス幅の関係（朱記数値は例題の場合）
【サンプルプログラム】
// 拡張I/F BX-030 試験プログラム （ 2000パルス/転のエンコーダを使用 ）
xType="B030,count=444444,pwm=3-10";
nPwm=8;
sPwm=0.8738133;
sCnt=1048.576;
//sCnt=8388608;
Q15=32768;
array c[6];
alias c[0-5]=count0;
proc
{
ch=0; while ch<6
{
c[ch] = Xin( ch, sCnt );
ch = ch + 1;
}
//
//
//
//
//
//
//
//
PWMクロック3750KHz,周期10ms
PWMチャンネル数
= 2^15 /（3750KHz * 10ms）
= 2^23 / 8000（回転数単位）
= 2^23 （カウント単位）
= 2^15
配列 c を宣言
配列 c の別名を count0∼count5 とする
// 6チャンネルのカウント情報を入力
// カウント値を入力し、配列c[] に格納
Xout( nPwm, Q15, clear );
// clear≠0 ならカウンタクリア
ch=0; while ch<nPwm
{
Xout( ch, sPwm, x-sPwm );
ch = ch + 1;
}
tick = tick + 1;
if tick >= 256 { tick = 0; }
Bout( tick );
stdIn = Bin();
// nPwmチャンネルのPWM信号発生
}
11
// PWM出力
//
//
//
//
サイクル毎にインクリメント
8bitを超えたらリセットする
標準ディジタル出力(Dout0∼7へ出力)
標準ディジタル入力(Din0∼7から入力)
エンコーダパルスカウンタ BX-030
データシート
Ver１．０， ２０１４年８月 2 日
６．接続方法
16 ピンヘッダ
BX-030 はシグナルプロセッサ Aproc-1B に装着
して使用します。組立て手順を以下に示します。
4 ピンソケット
(1) Aproc-1B には長さ 8mm のスペーサが、
BX-030 には長さ 12mm のスペーサが各 4 本
付属しています。これらのスペーサで
Aproc1B を上下から挟んで固定し、図 5 の
状態にします。
40 ピンヘッダ
(2) Aproc-1B 上には、下記３つのコネクタが実
装されています。
スペーサ 8mm
スペーサ 12mm
40 ピンヘッダ
16 ピンヘッダ
4 ピンソケット
図 5 スペーサを取り付けた状態の Aproc-1B
ナット
空隙
BX-030 裏面には、これらに対応するソケットやヘッダがありますので、ピンとソケット穴の位置を
よく合わせ、4 本のスペーサをガイドにして BX-030 を押し付けることにより、これらを嵌合させま
す。ヘッダーのピンは変形しやすいので、押し付ける前にピンの状態をよく確認してください。装
着が完了した状態の側面を図 6 に示します。ソケットとヘッダの間に約１mm の隙間がありますが、
ピンを長くしていますので、接続不良の心配はありません。
コネクタ F
コネクタ G
スペーサ
コネクタ C
BX-030
Aproc-1B
40 ピンヘッダ
図 6 Aproc-1 上に装着状態の BX-030
(3) 最後にスペーサのねじ 4 箇所にナットを装着して BX-030 を固定します。
【注意】 BX-030 を Aproc-1B から取り外すときは上記の逆の手順になりますが、２枚の基板を平行に
保ったまま外さないとヘッダのピンが変形してしまいます。素手で引き抜いてはいけません。まずナッ
トを外して 8mm のスペーサ 4 本をほとんど抜け落ちる程度にまで緩め、Aproc-1B 基板を平らな台の上で、
水平に保ったまま「じわりと」台へ押し付けます(図 7）。すると、スペーサのネジに押されて BX-030 が
引き離され、コネクタが安全に分離できます。
12
エンコーダパルスカウンタ BX-030
データシート
Ver１．０， ２０１４年８月 2 日
1
ナットを外し、8mm スペーサ 4 箇
所のネジを、ほとんど抜け落ちる
程度まで緩めて伸ばし、平らな台
の上に置きます。
2
台の上で、赤い矢印の方向へ
Aproc-1B 基板に力を加え、基板
の水平を保ちながらゆっくりと
台の上へ押し付けます。
3
スペーサのネジに押されて
BX-030 と Aproc-1B が分離しま
す。完全に抜けない場合は、スペ
ーサのねじをさらに緩めて繰り
返してください。
図 7 基板のはずしかた
７．付属品
表 11 BX-030 の付属品
番号
品名
仕様
個数
備考
1
スペーサ
12mm M3 ネジつき
4
2
リセプタクル
20 ピン
3
エンコーダ入力用(2)
デジタル入出力用(1)
3
リセプタクル
16 ピン
3
アナログ入力用(1)
アナログ出力用(1)
ＰＷＭ出力用(1)
13
エンコーダパルスカウンタ BX-030
データシート
Ver１．０， ２０１４年８月 2 日
８．注意事項
(1) 接触不良を避けるため、ヘッダピンには触れないようにしてください。
(2) 保管時、着脱時には、コネクタピンが変形しないように留意してください。特にコネクタ C は裏面
にあって曲がりやすいの注してください。
(3) 予備コネクタの端子穴には何も接続しないでください。
(4) ヘッダピンにリセプタクルを差し込むときは、ピン番号に注意してください。
(5) BX-030 と Aproc-1B とを結合・分離する際は、第 7 章の記述を再度確認お願いします。
(6) 不慮の短絡による故障や異常動作を避けるため、できるだけケースなどに入れて使用してください。
(7) エンコーダの接続ケーブルには、できるだけツイストペアのリボンケーブルをご使用ください。
特に、接続線が長くなる場合や周波数が高い場合、誤動作の発生防止に役立ちます。
９．改訂履歴
日付
バージョン
改訂内容
2014.8.2
1.0
初版
2014.7.24
0.1
ドラフト版
14
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