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【E课堂】设计符合电磁兼容（EMC）标准的电机位置编码器接口 —— 第2部分

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在系列的第一部分，Martin Staebler提供了各类电机位置编码器及其接口的概述。在第二部分中，笔者将对双向/串行/同步(BiSS)位置编码器的接口进行讲解。

BiSS是来自iC-Haus公司的开源协议。它定义了适用于致动器和传感器(如旋转编码器或位置编码器)的数字双向串行接口。(更多详情见www.biss-interface.com。)BiSS允许单向或双向模式(被称为BiSS-C连续模式)下的串行同步数据通信。BiSS接口与串行同步接口(SSI)硬件兼容。

BiSS协议定义了进入数据部分访问的每一个用户/从站，这些数据部分为：传感器数据部分、致动器数据部分、寄存器数据部分和(如果已规定)多周期数据部分。根据访问和传输性能，每个数据部分均可有不同的设置 —— 这取决于传感器应用。为连接到用户/从站，“BiSS主站”协议应是预先确定的，它可发送数据到位置编码器，也能从位置编码器接收数据。BiSS主站是软件，并在Sitara 处理器或现场可编程门阵列(FPGA)等主机处理器上实现。

BiSS接口有两种物理层(PHY)选项，一种是基于TIA/EIA-422标准的，另一种则是使用LVDS TIA/EIA-644标准的。典型的接口是基于TIA/EIA-422标准的。

BiSS有两种不同的结构选项：点对点结构和总线结构。在本文中，笔者将重点谈论点对点结构。如欲获得更多有关总线结构硬件的信息，敬请参阅5V BiSS位置编码器接口TI Designs参考设计的设计指南。

现今的编码器一般采用点对点结构。当把具有RS422或RS485物理层的BiSS数字编码器连接到伺服驱动器时，笔者建议使用以双绞线作为芯线的屏蔽线缆。编码器线缆通常具有六根或八根可用作信号线和电源线的芯线，如图1所示。100米或超过100米的线缆长度并不少见。

　　图1：BiSS-C点对点结构

图1展示了一种适用于位置或旋转编码器的典型BiSS配置。在点对点配置中，只有一个设备(具有一个或多个传感器)被连接到主站。

MA时钟频率是可变的。推荐的MA时钟频率取决于线缆长度，如图1中粗略展示的。笔者使用应用手册《BiSS接口AN15：BiSS C主站运行详情》中的表1生成的本图。

　　图2：推荐的BiSS MA时钟频率与线缆长度

当为BiSS接口的推荐频率进行设计时，10MHz的MA时钟频率将转化为能支持20MBaud的RS422/485收发器。这些是最低要求。使用5V BiSS位置编码器接口TI Designs参考设计进行的测试表明，速度更快的收发器将允许您增加线缆长度，同时仍使用该协议的最高频率，因为该收发器对线缆扭曲的噪声敏感性不强。

适用于BiSS编码器的电源通常需要支持表1所示的参数，不过您应借助您的编码器供应商的产品说明书来确认这些数据。