摘要：為了實現ssi接口的絕對式光電編碼器在電機伺服控制系統中對電機位置的檢測，采用了dsp芯片tms320f2812的通用i／o口模擬ssi接口與絕對式編碼器之間的通信，編寫了模擬ssi接口通信時序程序并做了絕對式編碼器位置檢測實驗，獲得了絕對式編碼器全范圍的輸出值，單圈數值為0～25536，經4 096圈可輸出范圍0～268 435 456數值。得到了絕對式編碼器在電機伺服控制系統中可實現位置精確采集和精確控制以及利用通用i／o口，實現ssi接口通信，其具有設計簡單、成本低、易維護、位置檢測精確以及可替代專用解碼芯片的特點。
關鍵詞：絕對編碼器；dsp；串行通信ssi；tms320f2812

0 引言
    在電機伺服系統中，通常需要檢測轉子的位置信息作為閉環控制的反饋信號，對高精度伺服系統而言，位置反饋環節的檢測精度直接影響伺服系統的性能，常用的位置檢測裝置有光電編碼器和旋轉變壓器等。旋轉變壓器具有結構簡單、成本低、可靠性和防護等級高的優點，但其解碼復雜、專用解碼芯片昂貴以及對電磁干擾敏感等缺點限制了其發展，現已逐漸被光電編碼器取代。光電編碼器有增量式和絕對式兩種，增量式光電編碼器精度比較低，其輸出的a，b正交信號易受電磁干擾和機械抖動引起誤計數，導致位置定位有誤，且其無掉電記憶功能。絕對式光電編碼器具有精度高、可靠性高、抗干擾能力強、具有掉電記憶功能等特點，因此，絕對式光電編碼器廣泛應用于雷達、機器人、精密機床和高精度伺服系統等對精度要求比較高的場合。
    絕對式編碼器的信號輸出形式有并行和串行兩種，其中串行輸出以ssi接口(同步串行接口)數據連線少、可靠度高的性能優勢而得到較多應用。但是由于采用串行輸出方式會導致較大的傳輸延遲，這就對串行通信的速度和可靠性有比較高的要求。絕對式編碼器的應用需要專用的處理芯片，芯片的價格十分昂貴，有人采用cpld、fpga等硬件實現對編碼器串行數據的處理，這無疑增加了系統的復雜程度。本文介紹了以dsp芯片tms320f2812為核心，針對意大利lika公司的hmct／16／4096／ba絕對式光電編碼器進行了ssi接口電路和軟件的設計，實現dsp的通用i／o口與編碼器之間的通信。

1 絕對式光電編碼器
    意大利lika公司的hmct／16／4096／ba絕對式光電編碼器為單圈分辨率16位(65 536)且圈數12位(4 096)的多圈高精度編碼器，其分辨率可達0．001 5％；輸出電路形式為ssi等幾種輸出方式；輸出碼制為格雷碼和二進制碼可選；軸心(軸向和徑向)負載 大為40 n；軸心旋轉速度 大6 000 r／m；轉動慣量約95 g·cm2；供電電壓10～30 v；功耗1 w；輸出電流 大為40 ma；存儲溫度范圍：-40～100℃；工作溫度范圍：-20～85℃；保護等級：ip65；質量：0．3 kg。電氣連接方式：eml121h接頭，連接器引線如表1所示。其中，brown／green為供電電壓正，white／green為供電電壓負，本方案中除用到供電電壓信號外，只用了其中的clock+，clock-，data+和data-信號。

2 ssi接口及ssi協議介紹
    ssi接口光電編碼器采用主機主動讀取方式，是以2對符合rs 422電平的信號線進行信號傳輸，1對數據(data)線，1對同步時鐘(clock)線。ssi同步時鐘頻率決定數據傳輸速率，其范圍較寬為0．1～2 mhz，可以根據傳輸距離遠近選擇相應的傳輸速率，傳輸速率自適應。ssi數據傳輸時序如圖1所示，在同步時鐘控制下，從 高有效位(msb)開始傳輸數據，在時鐘信號的第一個下降沿，如“1”位置，編碼器的當前位置值被儲存，在隨后的時鐘上升沿，如“2”位置，存儲的數據被送出，即 高有效位msb被送出，以后依次送出其他有效位數，直到 低有效位lsb被送出， 后一個由低到高電平的跳變，如“3”的位置，輸出傳輸周期結束，再經tm時間后編碼器進入下一個傳輸周期。圖中t為同步時鐘周期，tm為脈沖序列結束保持高電平時間(tm>t)，如果位數小于25位，要用“0”填充補齊，具體補零位置見參考文獻中的“樹形(tr ee)數據對齊格式”和“lsb位右對齊格式”。

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