【E課堂】設計符合電磁兼容（EMC）標準的電機位置編碼器接口 —— 第2部分

　　在系列的第一部分，Martin Staebler提供了各類(lèi)電機位置編碼器及其接口的概述。在第二部分中，筆者將對雙向/串行/同步(BiSS)位置編碼器的接口進(jìn)行講解。

　　BiSS是來(lái)自iC-Haus公司的開(kāi)源協(xié)議。它定義了適用于致動(dòng)器和傳感器(如旋轉編碼器或位置編碼器)的數字雙向串行接口。(更多詳情見(jiàn)www.biss-interface.com。)BiSS允許單向或雙向模式(被稱(chēng)為BiSS-C連續模式)下的串行同步數據通信。BiSS接口與串行同步接口(SSI)硬件兼容。

　　BiSS協(xié)議定義了進(jìn)入數據部分訪(fǎng)問(wèn)的每一個(gè)用戶(hù)/從站，這些數據部分為：傳感器數據部分、致動(dòng)器數據部分、寄存器數據部分和(如果已規定)多周期數據部分。根據訪(fǎng)問(wèn)和傳輸性能，每個(gè)數據部分均可有不同的設置 —— 這取決于傳感器應用。為連接到用戶(hù)/從站，“BiSS主站”協(xié)議應是預先確定的，它可發(fā)送數據到位置編碼器，也能從位置編碼器接收數據。BiSS主站是軟件，并在Sitara?處理器或現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)等主機處理器上實(shí)現。

　　BiSS接口有兩種物理層(PHY)選項，一種是基于TIA/EIA-422標準的，另一種則是使用LVDS TIA/EIA-644標準的。典型的接口是基于TIA/EIA-422標準的。

　　BiSS有兩種不同的結構選項：點(diǎn)對點(diǎn)結構和總線(xiàn)結構。在本文中，筆者將重點(diǎn)談?wù)擖c(diǎn)對點(diǎn)結構。如欲獲得更多有關(guān)總線(xiàn)結構硬件的信息，敬請參閱5V BiSS位置編碼器接口TI Designs參考設計的設計指南。

　　現今的編碼器一般采用點(diǎn)對點(diǎn)結構。當把具有RS422或RS485物理層的BiSS數字編碼器連接到伺服驅動(dòng)器時(shí)，筆者建議使用以雙絞線(xiàn)作為芯線(xiàn)的屏蔽線(xiàn)纜。編碼器線(xiàn)纜通常具有六根或八根可用作信號線(xiàn)和電源線(xiàn)的芯線(xiàn)，如圖1所示。100米或超過(guò)100米的線(xiàn)纜長(cháng)度并不少見(jiàn)。

　　圖1：BiSS-C點(diǎn)對點(diǎn)結構

　　圖1展示了一種適用于位置或旋轉編碼器的典型BiSS配置。在點(diǎn)對點(diǎn)配置中，只有一個(gè)設備(具有一個(gè)或多個(gè)傳感器)被連接到主站。

　　MA時(shí)鐘頻率是可變的。推薦的MA時(shí)鐘頻率取決于線(xiàn)纜長(cháng)度，如圖1中粗略展示的。筆者使用應用手冊《BiSS接口A(yíng)N15：BiSS C主站運行詳情》中的表1生成的本圖。

　　圖2：推薦的BiSS MA時(shí)鐘頻率與線(xiàn)纜長(cháng)度

　　當為BiSS接口的推薦頻率進(jìn)行設計時(shí)，10MHz的MA時(shí)鐘頻率將轉化為能支持20MBaud的RS422/485收發(fā)器。這些是最低要求。使用5V BiSS位置編碼器接口TI Designs參考設計進(jìn)行的測試表明，速度更快的收發(fā)器將允許您增加線(xiàn)纜長(cháng)度，同時(shí)仍使用該協(xié)議的最高頻率，因為該收發(fā)器對線(xiàn)纜扭曲的噪聲敏感性不強。

　　適用于BiSS編碼器的電源通常需要支持表1所示的參數，不過(guò)您應借助您的編碼器供應商的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)來(lái)確認這些數據。

　　表1：編碼器電源通用規范

　　對于電源，您將需要考慮該編碼器可支持的電壓范圍以及您的線(xiàn)纜的電壓降有多大。一種選擇是使用能根據線(xiàn)纜長(cháng)度改變電壓的可編程電源。查看具有可編程輸出電壓和保護功能、適用于位置編碼器接口的電源TI Designs參考設計。

　　在本系列(討論的是編碼器接口)的下一篇文章中，筆者和自己的同事將提供關(guān)于如何實(shí)現Endat2.2位置編碼器符合EMC標準的工業(yè)接口的詳細信息。