CN208433973U - 基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实用新型是一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，该装置包括绝对式编码器数据采集与发送板(1)、电源(2)和主接收设备(3)；所述绝对式编码器数据采集与发送板包括：FPGA(4)、差分接收与驱动芯片(5)、晶振(6)等。本实用新型利用VHDL语言对FPGA进行编程，实现与BiSS C模式数据的绝对式编码器和主接收设备进行数据通讯。绝对式编码器数据采集与发送板通过一个读数头与绝对式编码器进行BiSS C模式数据通讯，将获取的绝对式编码器位置数据再以BiSS C模式发送给主接收设备，利用这种方式实现多个主接收设备只通过一个读数头就能获取绝对式编码器位置数据的功能。
Description
技术领域
本实用新型是一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，属于数据采集与传输协议技术领域。
背景技术
BISS C模式是一种用于光栅采集位置数据的快速同步串行接口，它是一种主-从接口。主接口控制位置获取时序和数据传输速度，光栅为从接口。接口由两个单向差分线偶组成。“MA”将位置采集请求和时序信息从主接口传输到光栅；“SLO”将位置数据从光栅传输到与MA同步的主接口。在基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置中，绝对式编码器数据采集与发送板和绝对式编码器进行BiSS C模式数据通讯时，绝对式编码器为从接口，绝对式编码器数据采集与发送板为主接口；当主接收设备与绝对式编码器数据采集与发送板进行BiSS C模式数据通讯时，绝对式编码器数据采集与发送板为从接口，主接收设备为主接口。传输数据格式如图1所示。
BiSS C模式典型的请求循环进程为：当空闲时，主接口使MA线保持高电平，光栅通过使SLO线保持高电平显示它已准备就绪；主接口通过开始在MA上传输时钟脉冲来请求位置采集；光栅通过将MA的第二上升沿的SLO线设为低电平做出响应；完成“Ack”周期后，光栅将数据传输到与时钟同步的主接口，如图1中所示；当所有数据传输完毕，主接口停下时钟，将MA线设为高电平；如果光栅尚未准备进行下一个请求周期，它会将SLO线设为低电平即进入超时周期；当光栅准备进行下一请求周期时，它通过将SLO线设为高电平的方式提示主接口。
图1中，MA为主接口发送的传输时钟，SLO为从接口传输的编码器位置数据。SLO数据段中Ack是编码器读数头解算绝对位置的时间段。Start和“0”每个1位，为数据传输的起始标志位，Start始终为高电平，“0”始终为低电平。绝对位置数据为26或32位的二进制格式，首先发送绝对位置的高位。对于圆光栅，每转正好有2n个脉冲，之后脉冲溢出绕回到零。Error为误差位，低电平有效，“1”表示传输的位置信息已被读数头的内置安全校验算法校验，结果正确，“0”表示内部检查失败，位置信息不可信。Warn为警告位，低电平有效，“0”表示应对光栅进行清洁。CRC为6位校验位，位置、错误及警告数据的CRC多项式为：X6+X1+X0，起始位和0位从CRC计算中忽略。Timeout为超时信息。
目前存在的技术中，大部分是直接采用DSP或FPGA作为主接口对BiSS C模式数据进行接收，并不会作为从接口将位置数据按照BiSS C模式发送给其他主接口。多个主接口需要获取绝对编码器位置数据，目前存在的技术是安装与主接口相应个数的读数头来获取，没有只通过一个读数头就能满足多个主接口获取绝对式编码器位置数据的技术。
发明内容
本实用新型正是针对上述现有技术中的技术问题，提供了一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，其目的是提供一种可以实现多个主接收设备只通过一个读数头就能获取绝对式编码器位置数据的装置。
本实用新型的技术方案具体如下：
该种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，其特征在于：该装置包括绝对式编码器数据采集与发送板1、电源2和主接收设备3；所述电源2能够对绝对式编码器数据采集与发送板进行供电；所述主接收设备3能够与BiSS C模式数据的绝对式编码器进行数据通讯；所述绝对式编码器数据采集与发送板1包括：FPGA、差分接收与驱动芯片、晶振、电源芯片；其中FPGA通过差分接收与驱动芯片与绝对式编码器和主接收设备进行双向通讯，首先FPGA作为主接口向绝对式编码器提供位置请求和时序信息信号MA，将绝对式编码器按照BiSS C协议输出的位置数据SLO进行解析、CRC校验和存储，同时当FPGA接收到主接收设备发送的位置请求和时序信息信号MA后，FPGA作为从接口按照BiSS C协议将绝对式编码器位置数据SLO发送给主接收设备。
在上述技术方案中，所述FPGA包括：绝对式编码器数据采集模块和BiSS C协议数据发送模块。
在上述技术方案中，所述FPGA能够：通过差分接收与驱动芯片与绝对式编码器和主接收设备进行双向通讯，首先FPGA作为主接口向绝对式编码器提供位置请求和时序信息信号MA，将绝对式编码器按照BiSS C协议输出的位置数据SLO进行解析、CRC校验和存储，同时当FPGA接收到主接收设备发送的位置请求和时序信息信号MA后，FPGA作为从接口按照BiSS C协议将绝对式编码器位置数据SLO发送给主接收设备。
在上述技术方案中，所述绝对式编码器为绝对式圆光栅编码器。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型利用VHDL语言对FPGA进行编程，实现与BiSS C模式数据的绝对式编码器和主接收设备进行数据通讯。这种采用硬件描述语言的方式实现的上述功能，可以提高数据通讯的速度和精确度。
本实用新型实现了多个主接收设备只通过一个读数头就能获取绝对式编码器位置数据的功能，避免了当多个主接收设备需同时获取绝对式编码器位置数据时安装多个读数头，为实际项目节约成本。
本实用新型一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置已在工程实践中得到应用，数据采集与发送均正确稳定。实践证明：一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置可以与绝对式编码器进行数据交换，并能够将编码器位置数据按照BiSS C协议发送给多个主接收设备，实现了多个主接收设备只通过一个读数头就能获取绝对式编码器位置数据的功能，该装置工作稳定，具有较强的工程实践意义。
附图说明
图1为BiSS C模式数据格式示意图
图2为单读数头数据采集与多主接收***整体结构框图
图3为绝对式编码器数据采集与发送板硬件结构图
图4为基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置示意图
具体实施方案
下面通过具体实施方案对本实用新型做进一步说明：
绝对式圆光栅编码器是目前常用于惯导测试与运动仿真设备转台的轴测角元件，用于测量轴的运动位置。绝对式圆光栅编码器采用串行接口与数据接收***交换数据，数据格式采用BiSS C模式。
本实用新型一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，根据BiSSC协议内容，采用VHDL语言对FPGA进行编程，与绝对式圆光栅编码器进行数据交换并对数据进行校验和存储，再将数据按照BiSS C模式发送给主接收设备。这种装置可以广泛的应用于转台控制***中，实现控制器与驱动器只通过一个读数头就可以实时获取轴的运动位置。
如图2所示，单读数头数据采集与多主接收***包括绝对式圆光栅编码器8、一个绝对式圆光栅编码器读数头11、绝对式编码器数据采集与发送板1及两个主接收设备3。绝对式编码器数据采集与发送板1和绝对式圆光栅编码器8进行BiSS C模式数据通讯时，绝对式圆光栅编码器8为从设备，绝对式编码器数据采集与发送板1为主设备，绝对式编码器数据采集与发送板1为绝对式圆光栅编码器8供电，并提供位置采集请求和时序信息MA，绝对式圆光栅编码器8接收到MA信号后，向绝对式编码器数据采集与发送板1提供与MA时钟信号同步的位置数据SLO，绝对式编码器数据采集与发送板1对位置数据进行校验和存储；当绝对式编码器数据采集与发送板1收到两个中任意一主接收设备3发送位置采集和时序信息MA时，绝对式编码器数据采集与发送板1此时将为从设备，主接收设备3作为主设备，绝对式编码器数据采集与发送板1向主接收设备3提供与其各自MA时钟信号同步的位置信息SLO。
如图3所示，基于BiSS C模式的绝对式编码器数据采集与发送板1在硬件设计上采用FPGA4为主体，外加差分接收与驱动芯片5、晶振6、电源芯片7的结构，电源芯片7包括3.3V电源芯片16和1.2V电源芯片17。FPGA4通过差分接收与驱动芯片5与绝对式圆光栅编码器8和主接收设备3进行通讯，实现了对绝对式圆光栅编码器8的数据采集和BiSS C模式的数据发送功能。
基于BiSS C模式的绝对式编码器数据采集与发送板1在软件设计上，主要为FPGA程序设计，设计语言采用VHDL语言。FPGA程序分为绝对式编码器数据采集功能模块9和BiSSC协议数据发送功能模块10。首先，FPGA4向绝对式圆光栅编码8提供位置采集请求和时序信息MA，将绝对式编码器8以BiSS C协议输出的位置数据SLO进行校验和存储，绝对式编码器数据采集功能模块9实现对绝对式编码器8的数据采集功能；其次，当FPGA4收到主接收设备3提供的位置采集请求和时序信息MA，BiSS C协议数据发送功能模块10再将编码器位置数据以BiSS C协议发送给主接收设备3。
如图4所示，基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置主要包括三部分，分别是基于BiSS C模式的绝对式编码器数据采集与发送电路板1，电路板的外部供电电源2和两个主接收设备3。绝对式编码器数据采集与发送电路板1与绝对式圆光栅编码器8通过绝对式编码器接口DB912进行数据交换，绝对式编码器数据采集与发送电路板1按照BiSSC协议向绝对式圆光栅编码器8发送传输时钟MA，控制位置获取时序和数据的传输速率；同时接收绝对式圆光栅编码器8按照BiSS C协议传回的位置数据SLO，对位置数据进行CRC校验和存储；当绝对式编码器数据采集与发送电路板1通过主接收设备接口DB1513收到主接收设备3提供的位置请求时钟信号后，再将存储的位置数据按照BiSS C协议发送给主接收设备3。外部供电电源是220V转5V电源模块14，通过5V电源插头15将220V电压转换成5V电压提供给绝对式编码器数据采集与发送电路板1内3.3V电源芯片16，3.3V电源芯片16将5V电压转换成3.3V电压提够给1.2V电源芯片17，1.2V电源芯片17将3.3V电压转换成1.2V电压。
Claims (3)
1.一种基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，其特征在于：该装置包括绝对式编码器数据采集与发送板(1)、电源(2)和主接收设备(3)；所述电源(2)能够对绝对式编码器数据采集与发送板(1)进行供电；所述主接收设备(3)能够与BiSS C模式数据的绝对式编码器(8)进行数据通讯；所述绝对式编码器数据采集与发送板(1)包括：FPGA(4)、差分接收与驱动芯片(5)、晶振(6)、电源芯片(7)；其中FPGA(4)通过差分接收与驱动芯片(5)与绝对式编码器(8)和主接收设备(3)进行双向通讯，首先FPGA(4)作为主接口向绝对式编码器(8)提供位置请求和时序信息信号MA，将绝对式编码器(8)以BiSS C协议输出的位置数据SLO进行解析、CRC校验和存储，同时当FPGA接收到主接收设备(3)发送的位置请求和时序信息信号MA后，FPGA作为从接口按照BiSS C协议将绝对式编码器(8)位置数据SLO发送给主接收设备(3)。
2.根据权利要求1所述的基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，其特征在于：所述FPGA包括绝对式编码器数据采集模块(9)和BiSS C协议数据发送模块(10)。
3.根据权利要求1所述的基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置，其特征在于：所述绝对式编码器(8)为绝对式圆光栅编码器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821161807.3U CN208433973U (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置 |
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| CN201821161807.3U Active CN208433973U (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 基于BiSS C协议的单读数头数据采集与多主接收装置 |
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| CN (1) | CN208433973U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111078612A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-04-28 | 中国计量科学研究院 | 基于FPGA的biss-c协议的译码*** |
| CN111505934A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 成都卡诺普自动化控制技术有限公司 | 基于biss编码器提高伺服驱动器采集速度和精度的方法 |
| CN117949021A (zh) * | 2024-03-26 | 2024-04-30 | 横川机器人（深圳）有限公司 | 双传感光电角度编码器的实现方法、编码器及介质 |
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2018
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