用于ssi接口绝对值编码器数据通信的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的技术方案涉及程序控制系统使用的数字处理装置，具体地说是用于SSI 接口绝对值编码器数据通信的装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，自动化控制系统不断向前发展，要求有更高精度的绝对值编码器作为角 度和直线位移的测量仪器。为了满足此需要，需要提高编码器的分辨率，这样就增加了编码 器的位数和电缆芯数，从而增加安装成本且易出现错误，为了有效地解决这一矛盾，SSI接 口应运而生。SSI接口是绝对值编码器进行数据传输的理想通信接口，具有安装成本少，线 路简化的优点，它只需通过两路信号线，即时钟信号线和数据信号线，采用串行通信方式来 传输绝对值编码器的角度和直线位移信号，线缆数与编码器的精度位数无关。目前市场上 现有的SSI接口通信模块存在以下缺陷：一是，价格昂贵，例如西门子公司的SM338的价格 昂贵；二是，有学者采用DSP的I/O口电平翻转来模拟产生SSI接口的通信时序，该方案在 端口电平跳变时易出现震荡和毛刺，实现相对较为复杂，并且通信速率不易控制。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是：提供用于SSI接口绝对值编码器数据通信的 装置，采用在内嵌SPI模块的TMS320LF2407型DSP控制器基础上外加一个电平转换芯 74ALVC164245、RS422差分电平标准的收发器MAX490CPA和4X4矩阵键盘实现与SSI接口 编码器数据通信，克服了现有技术的SSI接口通信模块存在价格昂贵和在端口电平跳变时 易出现震荡和毛刺，实现相对较为复杂，并且通信速率不易控制的缺陷。
[0004] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用于SSI接口绝对值编码器数据通 信的装置，包括DSP控制器、程序处理模块、PA口、4X4矩阵键盘、SPI模块、电平转换芯片、 RS422差分电平标准的收发器和SSI接口绝对值编码器；其中，DSP控制器、电平转换芯片、 4X4矩阵键盘、RS422差分电平标准的收发器和SSI接口绝对值编码器五个模块之间的电 路连接方式是：4X4矩阵键盘设定的键值信息经过PA口进入DSP控制器，SPI模块向电平 转换芯片发送高电平为3. 3V的时钟脉冲信号SPICLK和宽度为2ms的低电平脉冲信号，电 平转换芯片向SPI模块输入高电平为3. 3V的位置数据信号，电平转换芯片向RS422差分电 平标准的收发器发送高电平为5V的时钟脉冲信号SPICLK，RS422差分电平标准的收发器 则向电平转换芯片输入高电平为5V的位置数据信号，两路互补的时钟脉冲信号SPICLK+和 SPICLK-由RS422差分电平标准的收发器输入SSI接口绝对值编码器，SSI接口绝对值编码 器内的差分形式的位置数据DATA+和DATA-被RS422差分电平标准的收发器接收；另外， SPI模块、程序处理模块和PA口内嵌在DSP控制器内。
[0005] 上述用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置，所述DSP控制器为 TMS320LF2407型，所述电平转换芯片为74ALVC164245型，所述RS422差分电平标准的收发 器是标准的差分收发器芯片MAX490CPA，所述4X4矩阵键盘中的0-9共计10个数字代表10 种不同的通信速率，依次代表从100KHZ开始每间隔100KHZ直到1MHZ。
[0006] 上述用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置，所述内嵌在DSP控制器内的PA 口的I0PA0至I0PA7设置为一般I/O端口。
[0007] 上述用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置，所述SPI模块为十六位寄存器， 该SPI模块包括主从工作方式选择寄存器、数据寄存器、数据长度控制寄存器、接收缓冲寄 存器、通信速率控制寄存器、时钟极性寄存器和时钟相位寄存器；其中，DSP控制器的系统 时钟频率CLK0UT信号，经过通信速率控制寄存器分频达到编码器所需的工作频率，令通信 速率控制寄存器的SPIBRR= 79即满足要求，并且通过设置时钟极性寄存器和时钟相位寄 存器得到有延时下降沿的时钟脉冲，设定主从工作方式选择寄存器为主动模式，令SPICTL 寄存器第二位SPICTL. 2 = 1满足要求，在主动工作模式下，位置数据经过SPIS0MI引脚进 入SPI模块，由于编码器为单圈绝对值十二位精度，需传送十二位数据，时钟脉冲需要十三 个下降沿和上升沿：第一个下降沿用于激活单稳电路，后十二个下降沿供SPI总线读取 十二位位置数据，前十二个上升沿编码器向外送出数据，最后一个上升沿使得数据信号线 变为低电平，因此，需设置数据长度控制寄存器传送十三位字符，令SPICCR寄存器第三位 到第零位SPICCR. 3?SPICCR. 0 = 1100满足要求，经过上述设定后，在SPI模块时钟脉冲 信号SPICLK的作用下，位置编码器送出的位置数据经SPIS0MI引脚进入到数据寄存器中， 当位置数据的所有位数均传送完毕，该位置数据便进入到接收缓冲寄存器中，供DSP控制 器进行后续的数据处理。
[0008] 上述用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置，所述SPI模块内具有SPI总线 时序，该SPI总线由时钟信号线即SPICLK和从动输出/主动输入信号线即SPIS0MI组成。
[0009] 上述用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置，所述SPI模块嵌在DSP控制器 内的方式是使用DSP控制器的30脚的一般I/O口功能作为SSI绝对值编码器的置零信号 ZERO,DSP控制器的系统时钟频率通过内部CLK0UT引脚送到SPI模块，并且DSP控制器通 过SPI模块内部的接收缓冲寄存器和发送缓冲寄存器实现与SPI模块的数据交互。
[0010] 上述用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置，其中涉及的部件和元器件均通 过商购获得。
[0011] 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点如下：
[0012] (1)本发明用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置采用SPI模块实现SSI接 口编码器数据通信，这是全新的技术，需要对SPI模块进行严格的配置，有许多寄存器也需 要配置，有一点偏差都是无法实现数据采集（即通信）的；
[0013] (2)本发明用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置采用DSP控制器内嵌SPI 模块，经过相应的寄存器软件配置模拟产生SPI总线接口的通信时序，通过简洁硬件配置 实现SSI接口绝对值编码器数据采集通信；通过DSP控制器的I/O接口对SSI接口绝对值编 码器位置数据进行置零操作；并且以简洁的程序完成格雷码到二进制码制转换；通过4X4 矩阵键盘中的按键设置不同的通信速率，准确可靠地实现SSI接口绝对值编码器位置数据 米集通f目。
[0014] (3)本发明用于SSI接口绝对值编码器数据通信的装置的SPI模块内具有SPI总 线时序为：1)空闲状态时，时钟信号线可以为高电平也可以为低电平；2)当进行数据传输 时，在第一个时钟脉冲的上升沿或下降沿即开始数据信号的传送，不存在单稳电路被激活 的情况；3)当数据最低位传送完毕时，不需要维持时钟信号线的