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SSI通信接口的单圈绝对式编码器的使用 因实验室项目的要求，需要利用绝对式编码器以及stm32做一个摇臂的闭环控制，之前也发现stm32内部也有相应的增量式编码器的读取模式，现将做出的绝对式编码器的一些经验跟大家分享一下。 编码器是将角度或者位移等物理信号转化为可以用以通讯、传输、存储的信号形式的设备，按照工作原理常见的编码器的种类有增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器是将角度转化为周期性的电信号，再将这个电信号转化为脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小；绝对式编码器内部的码盘的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的测量值只跟起始与终止位置有关，与测量过程无关。绝对式编码器因其每个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆的优点，已经广泛的用于各种工业控制系统当中，实现角度、长度的高精度测量和定位控制。 本文将以具有SSI接口的ROTARY单圈编码器为例，介绍单圈编码器的工作原理、接口与通讯方式、以及信号处理过程等内容，完成实验测量并评估编码器性能的工作。 单圈绝对式编码器的工作原理 如上图所示，单圈绝对式编码器内部装有一个码盘，码盘上有若干个码道，码道上有通孔和暗孔（不透光），对于光电类的编码器，码盘位于光源与光电接收器件中间，当某一个码道处于光源处（或者称之为测量接口电路位置），光电接收器接收到穿过通孔的光信号置一，没有接收到光信号（暗孔）置零，这样一个固定角度位置就可以被编码，十进制角度被编制成n位二进制；如图所示位4位，位数越高，码道数越多，编码器的测量分辨率也就越大，比如12位的编码器，分辨率位360/4096=0.087890625°。编制而成的二进制数据在接收到触发信号（对于SSI信号模式来说，就是一个上升沿），数据被送入移位寄存器，接下来，在接收控制器同步时钟脉冲下，每个上升沿发送一位数据到数据线，控制器对其进行读取。 SSI信号模式及其接收读取方法 SSI信号采用6线制，两组时钟线和两组数据线以及电源线与地线，时钟线与数据线通常采用RS422或485模式即差分输入输出，数据通讯方式如下图。 数据线与时钟线在空闲时都处于高电平状态，当控制器需要读取编码器位置时，将处于空闲时的高电平拉低，这时编码器内部转换而成的角度二进制数据储存在移位寄存器，当给出一个上升沿时，信号开始传送一位，控制器在高电平时进行读取操作，n位编码器就需要给出n个时钟脉冲，数据由高位到低位进行传输，直至发送完成拉高数据线和时钟线。（注意，不同厂家的编码器要求的时钟周期以及高低电平的建立时间不同，需严格按照要求） 其次，硬件连接时如何将差分信号转换为TTL单端信号也是一个重点，之前做硬件时，查到的资料大都采用MAX488转换模块，实际应用时发现490也同样适用，实际读取精度也较高。 在编写程序的过程中，利用stm32的通用IO口以及SSI信号时序，写出了该信号的读取驱动，并将读取以及转换为10进制以后的角度数据发送到虚拟串口，具体程序见附件。
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发表于 2017-2-11 16:42:55
