基于SSI协议的绝对值编码器通信接口研究

摘要

近年来，随着测控领域不断的发展，绝对值编码器在其通信技术方面也在逐步的优化与完善。早期的绝对值编码器大多采用并行输出方式将所检测到编码值直接输出，而伴随着工业技术的进步以及市场的需求，绝对值编码器的输出方式也逐渐的多元化，诸如RS-485，PROFIBUS-DP，CAN，DeviceNet等现场总线输出方式、模拟信号转换输出方式以及SSI协议同步串行输出方式等。目前，市场中以德国的海德汉、STEGMANN生产的绝对值编码器占据主要份额，其所采用的SSI通信方式也成为绝对值编码器的主流通信方式。然而，随着SSI协议在绝对值编码器领域中不断的推广，对于不具备SSI通信功能的绝对值编码器，如何扩大其应用范围，已成为一个亟待解决的问题。
　　本文基于上述背景，在深入分析了SSI协议通信特点以及通信方法的基础上，针对并行输出的绝对值编码器，提出了开发基于SSI协议的同步串行通信接口方案，完成了通信接口的软硬件开发，并通过实验证明了通信接口软硬件设计的合理性与正确性。本文主要内容包括:
　　1、首先，对SSI协议在国内外的发展现状、所存在问题以及本课题的研究目的与意义进行了详细的阐述，然后，对绝对值编码器进行了介绍，并对其各种输出方式的优缺点进行了比较与说明，最后，结合绝对值编码器的输出方式，全面分析了SSI协议的通信原理以及工作特点。
　　2、深入研究讨论了将绝对值编码器并行输出的编码值转换为SSI数据输出的重要技术内容，并说明了本课题所研究的SSI通信接口总体方案设计，在此基础上提出了通信接口软硬件合理的方案选择。对于硬件方面，利用STC12C5A60S2单片机、高速光耦和RS-422驱动芯片作为通信接口的核心单元，将并行编码值转换为SSI数据输出;在软件上，针对SSI通信同步时钟的准确获取以及SSI通信起始位的准确判断等关键技术，进行相应的程序编写，并采用混合编程与并行数据实时同步串行输出技术，安全可靠的将通信接口接收到的并行数据转换为SSI数据格式输出。
　　3、根据SSI协议通信特点以及绝对值编码器工作方式，对SSI通信接口的测试方案进行了深入的分析与论证，搭建了基于SM338+S7300作为主站的SSI通信接口测试平台。连接并行输出的绝对值编码器，对所设计的SSI接口装置进行实验测试，通过对实验结果的详细分析，证实了论文所提出的基于SSI协议通信接口设计方案的合理性与正确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 SSI协议国内外研究现状与所存在问题

1．2 课题研究的目的及意义

1．3 课题研究主要内容

1．4 本章小结

第二章 绝对值编码器输出特性与SSI协议分析

2．1 绝对值编码器特性

2．1．1 绝对值编码器概述

2．1．2 绝对值编码器输出方式的比较

2．2 基于SSI协议的通信方式分析

2．3 本章小结

第三章 SSI通信接口硬件电路研究

3．1 SSI通信接口总体方案设计

3．2 SSI通信接口硬件电路方案分析

3．3 SSI通信接口硬件电路

3．3．1 电源电路

3．3．2 主控制器电路

3．3．3 同步时钟接收电路

3．3．4 数据差分输出电路

3．3．5 用户接口电路

3．3．6 SSI通信接口工程化制作

3．4 本章小结

第四章 SSI通信接口软件实现关键技术

4．1 SSI通信接口关键技术

4．1．1 SSI通信同步时钟信号的准确获取

4．1．2 SSI通信数据起始位的准确判断

4．2 SSI通信接口数据转换功能实现

4．3 本章小结

第五章 SSI通信接口功能测试分析研究

5．1 SSI主站搭建方案选择

5．2 SSI主站模块重要参数设置

5．3 SSI通信接口功能测试实验

5．3．1 SSI通信接口基本功能测试

5．3．2 SSI通信接口数据传输准确性测试

5．3．3 SSI通信接口数据传输可靠性测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

附录一

附录二

发表论文和科研情况说明

致谢