SS同步串行接口

同步串行接口：Synchronous Serial Interface，是各类DSP处理器中的常见接口。工作在网络模式下的SSI端口在某些应用场合非常重要。SSI接口通信协议是一种带有帧同步信号的串行数据协议； 全双工的串行接口，允许芯片与多种串行设备通信；高精度绝对值角度编码器中较常用的接口方式。

SSI采用主机主动式读出方式，即在主控者发出的时钟脉冲的控制下，从最高有效位（MSB）开始同步传输。其数据传输时序图如下：

自动化控制系统在不断地发展，要求有更高精度的绝对值编码器和相关的测量仪器。为了满足这样的需要，绝对值编码器分辨率就越来越高。然而，高精度要求增加位数和电缆芯数，从而增加安装成本且易出现错误；SSI接口具有安装成本少，线路简化的优点，它只通过二个信号（时钟和数据）的串行方式来传输而与编码器的精度无关。

SSI接口通过一个时钟同步的串行线路来传输绝对值编码器的位置数据，如右图所示具有SSI接口编码器的示意图：

SSI编码器的工作原理与一个标准绝对值编码器的工作原理非常相似。主要部分是：一个发光源、一个由透明和不透明窗口构成的码盘、一个光电接收器、启动/触发电路、并行/串行转换器、一个单稳态电路、一个时钟信号的输入电路和数据信号输出设备。由编码器读数系统读取数据，并且把该数据持续地传送给并行/串行转换器（具有并行功能的“转换寄存器”装置）。当这个单稳态电流被一个时钟信号传送激活时，数据被存储和传输至具有时钟同

步信号的输出端。为了加强抗干扰能力和长距离传输，时钟和数据信号是差分方式传送（RS422）。

工作原理

无数据传输时，时钟和数据信号处于一个高逻辑电平状态，单稳（态）电路不工作。 1.时钟信号的第一个下降沿，单稳（态）电路被激活，并行/串行转换器上的数据存储到转换寄存器里。（存储数据）

2.第一个时钟信号上升沿传送存储数据的最高（有效）位（MSB）Gn至数据信号输出线上。

3.时钟信号处于下降沿（信号处于稳定状态），控制器从数据信号输出线上获得所需的电平值，单稳（态）电路再次激活。

4.随着一个个脉冲上升沿的到来，Gnx1、Gnx2…….逐一输出，最后位G1传输完毕，数据线跳至最低有效位（LSB）传输数据信号。而在下降沿数据信号传送给控制器。

5.在时钟脉冲的末端，控制器获得最低（有效）位（LSB）的电平值，时钟脉冲停止，并且单稳（态）不再激活。

6.一旦单稳（态）时间（Tm）消失，数据信号转向一个逻辑高电平并且单稳（态）电路不工作。

传输协议

传输数据帧的长度，是由编码器类型（单圈和多圈）来决定的，并不是由分辨率决定。事实上，传输数据标准帧长度，单圈编码器是13位，而多圈编码器是25位。最高（有效）位（MSB）在数据中心，如下表所示：

数据帧的传输格式，是由单圈位数和多圈编码器圈数决定的。 N=单圈位数 Tc=时钟周期 T=多圈位数 Tm=单稳态触发器时钟 Ta=Tm-Tc/2

增量式旋转编码器工作原理

增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。

下面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图）

A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为 S2 ,角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。

当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。

通过输出波形图可知每个运动周期的时序为

顺时针运动

A B 1 1 0 1 0 0 1 0

逆时针运动

A B 1 1 1 0 0 0 0 1

我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向（如果A,B输出11后输出01，则为顺时针；如果输出11后马上输出10，则为逆时针），如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。

S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。

我们常用的鼠标也是这个原理。