Juniper M320 M320BASE-DC編碼器總線的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展，SOC片上系統(tǒng)逐漸普及，控制系統(tǒng)全數(shù)字化已成該領(lǐng)域的發(fā)展方向和研究熱點。編碼器也在向數(shù)字化發(fā)展，從而帶來傳式編碼器和相關(guān)通信總線的技術(shù)進步。由于編碼器在運動控制領(lǐng)域應(yīng)用zui多，編碼器總線要滿足運動控制器對精度、分辨率、響應(yīng)速度的要求，應(yīng)包括如下幾個特征：

1、高速通信

2、時延固定

3、數(shù)據(jù)診斷

4、雙向通信

5、低成本

高速通信有助于提高響應(yīng)速度；編碼器的精度和分辨率決定了控制系統(tǒng)的精度，時延是影響編碼器精度的重要因素。運動控制器發(fā)出“讀指令”的時刻到編碼器開始采樣這段時間理想情況下應(yīng)是是固定的。這個時延越小，編碼器的編碼值的物理意義越準確。從而有利于伺服控制器的算法調(diào)節(jié)。

試想利用Juniper M320 M320BASE-DC總線實現(xiàn)編碼器通信的情況。首先，伺服控制器發(fā)出一個CAN通信幀；然后，編碼器從CAN通信幀提取出“讀指令”；zui后，編碼器進行數(shù)據(jù)采樣，并回傳數(shù)據(jù)。這樣的采樣滯后是多長時間，時長是固定的么？作為對比，BiSS在MA（MA是主機發(fā)出的時鐘）的*上升沿采樣數(shù)據(jù)，理論上是沒有延遲的。

可以說，通用現(xiàn)場總線目前還不適合高速編碼器通信。專門用于高速數(shù)據(jù)通信的傳感器總線大都是編碼器廠商開發(fā)，有很強的封閉性。比較有代表性的總線通信協(xié)議有EnDat2.2、Hiperface、SSI、NRZ等等。BiSS是通用協(xié)議且協(xié)議開放。BiSS通信協(xié)議目前的版本是BISS-C，應(yīng)用BISS無需任何許可費用，BiSS協(xié)會會員還可以申請獲得免費的IP核源代碼和相關(guān)，維持BiSS協(xié)會會員資格無需繳納任何費用，申請入會也是免費的

Juniper M320 M320BASE-DC通信協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)特征

1、二線串行同步數(shù)據(jù)總線，采用RS422接口，波特率達到10Mbit/s；采用LVDS接口，波特率>10Mbit/s，這反映了BiSS有高的響應(yīng)速度；

2、通信效率高，每10uS傳輸超過64個比特，有效負載率大于80%。這反映出BiSS能承載高分辨率編碼器數(shù)據(jù)；

3、線路時分復(fù)用，包括每個通信周期傳輸一幀的數(shù)據(jù)通信信道和傳輸一個幀位的寄存器通信信道。其中，寄存器通信和數(shù)據(jù)通信*獨立，互不干涉。對于不需要寄存器通信的應(yīng)用場合，可以使用BiSS-CUnidirectional版本。這個版本的協(xié)議沒有寄存器通信。

這反映了采用BiSS的控制系統(tǒng)有更好的穩(wěn)定性和便利性。

4、Juniper M320 M320BASE-DC多種安全機制確保數(shù)據(jù)可靠，BiSS的延遲補償技術(shù)能補償傳輸線帶來的信號延遲，采用兩組CRC生成多項式分別對傳感器數(shù)據(jù)與寄存器數(shù)據(jù)進行校驗。BiSS協(xié)議幀還包括一位報警位和一位錯誤位，CRC生成多項式可自定義。6位CRC能滿足大多數(shù)應(yīng)用，對于高安全場合（例如需要滿足歐洲安全標準的場合），BiSS可以使用16位CRC。

這反映了BiSS傳輸更可靠，采用BiSS的控制系統(tǒng)更可靠。

5、數(shù)據(jù)同步，BiSS利用時鐘信號同步傳感器數(shù)據(jù)，傳感器在*個時鐘脈沖到來時進行數(shù)據(jù)更新，每一幀到達后續(xù)電子設(shè)備的數(shù)據(jù)其傳輸延遲都是相同的，方便后續(xù)電子設(shè)備進行時延補償，特別適合電機控制等對時間位置關(guān)系要求苛刻的應(yīng)用場合。

這反映Juniper M320 M320BASE-DC對于編碼器精度的影響很小，有助于提高控制系統(tǒng)的高速特性。

6、組網(wǎng)能力，通過BiSS可以構(gòu)成單總線傳感器環(huán)網(wǎng)，一個通信周期采集全部傳感數(shù)據(jù)，并且信號采集是同步的。

這反映BiSS的擴展性和前瞻性。

7、即插即用，BiSS支持從寄存器讀出編碼器參數(shù)，來配置數(shù)據(jù)通信。凡是支持BiSS標準EDS和Profile的編碼器和控制系統(tǒng)都可以直接通信，無需修改任何程序。

這反映了BiSS高度的開放性和兼容性。

Juniper M320 M320BASE-DC通信協(xié)議的基本內(nèi)容

?