【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行講解。

　　BiSS是來自iC-Haus公司的開源協議。它定義了適用于致動器和傳感器(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www.biss-interface.com。)BiSS允許單向或雙向模式(被稱為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協議定義了進入數據部分訪問的每一個用戶/從站，這些數據部分為：傳感器數據部分、致動器數據部分、寄存器數據部分和(如果已規定)多周期數據部分。根據訪問和傳輸性能，每個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/從站，“BiSS主站”協議應是預先確定的，它可發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?處理器或現場可編程門陣列(FPGA)等主機處理器上實現。

　　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：點對點結構和總線結構。在本文中，筆者將重點談論點對點結構。如欲獲得更多有關總線結構硬件的信息，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對點結構。當把具有RS422或RS485物理層的BiSS數字編碼器連接到伺服驅動器時，筆者建議使用以雙絞線作為芯線的屏蔽線纜。編碼器線纜通常具有六根或八根可用作信號線和電源線的芯線，如圖1所示。100米或超過100米的線纜長度并不少見。

　　圖1：BiSS-C點對點結構

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

　　MA時鐘頻率是可變的。推薦的MA時鐘頻率取決于線纜長度，如圖1中粗略展示的。筆者使用應用手冊《BiSS接口AN15：BiSS C主站運行詳情》中的表1生成的本圖。

　　圖2：推薦的BiSS MA時鐘頻率與線纜長度

　　當為BiSS接口的推薦頻率進行設計時，10MHz的MA時鐘頻率將轉化為能支持20MBaud的RS422/485收發器。這些是最低要求。使用5V BiSS位置編碼器接口TI Designs參考設計進行的測試表明，速度更快的收發器將允許您增加線纜長度，同時仍使用該協議的最高頻率，因為該收發器對線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，不過您應借助您的編碼器供應商的產品說明書來確認這些數據。

　　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纜的電壓降有多大。一種選擇是使用能根據線纜長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于如何實現Endat2.2位置編碼器符合EMC標準的工業接口的詳細信息。