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IC-Haus BiSS 接口

2016-5-5 20:02:04      点击:

BiSS 接口

BiSS Logo

介绍

BiSS 是一个给传感器和执行器的开放数字接口。

该接口提供双向快速通信,使用简单硬件实现 (跟工业标准SSI接口兼容)。BiSS 适合实时数据采集,而且带安全功能例如CRC校验保护数据传送。

BiSS Point-to-Point

历史

长期以来,编码器制造商靠模拟信号或简单数字增量信号接口传送位置信息。随着时间的流逝和编码器技术的发展,带新处理方法和高集成度,让编码器生成高分辨率位置数据,而且增加了先进的功能例如命令,寄存器通信等等。因此需要实现一个新的接口,带能适合此高端设备的特性。SSI 是一个过时的工业标准,无法满足制造商的速度和功能要求。少数制造商推出了自己的协议,但是封闭性很强,不同牌子产品存在不兼容性。

2002年 iC-Haus 推出 BiSS 开放接口。BiSS 目的是提供给传感器和执行器的双向快速通信标准,而且保留与SSI (Synchronous Serial Interface)标准接口硬件兼容。在超过10年的时间里 BiSS 使用不断的发展,目前超过300家授权设备制造商,包括工业领先如 巴鲁夫 (Balluff),堡盟 (Baumer),丹纳赫 (Danaher Motion),库伯勒 (Kübler),亨士乐 (Hengstler),Höhner,倍加福 (Pepperl+Fuchs),雷尼绍 (Renishaw),施耐德电气 (Schneider Electric),安川电机 (Yaskawa),禹衡光学 (Yuheng Optics) 和其它在使用 BiSS 接口。

BiSS 特性和优点

BiSS Encoder

BiSS 接口是专用实时传感器和执行器接口,和通用现场总线不同。BiSS 接口主要特性如下:

  • 开放 (Open source)
    与市场上的私有的接口不同,BiSS 是完全开放。不同制造商能开发同样接口产品,提高不同牌子的兼容性。此优点不仅造福了能直接使用高性能多功能接口的制造商,而且也造福了用户有多产品选择和不靠一个制造商的价格垄断。

  • 使用两个单向信号提供快速串行同步通信
    BiSS 是能达到高速度传送的串行接口,长距离用标准 RS422 收发器速度一般高于 10 MHz,短距离用 LVDS 连接一般高于 100 MHz。

  • 单向或双向
    BiSS 按产品要求提供不同操作模式。简单单向传送用 BiSS-C Unidirectional,永久双向模式 (连续工作,无需模式转换) 用 BiSS-C 加两条线实现单通道传感器和执行器通信。

  • 线延迟补偿
    工业应用要求通过长线在多噪音环境的可靠通信。BiSS 接口带线延迟补偿,经过长距离后还能达到高速度,因此适合此应用。

  • 安全功能
    BiSS 接口满足安全应用要求,带安全功能,如:从传感器到控制器的错误和报警信息和传送数据的16位CRC校验。

  • 组网功能
    部分应用需要多传感器数据同步采集,例如多轴运动控制。BiSS 接口提供组网功能,将所有传感器串联到控制器的一个数据通道,方便控制器采集全部数据。

  • 设备描述
    BiSS 接口带设备电子识别,连接传感器到控制器后,控制器就自动鉴定连接的传感器参数 (Plug-and-Play)。通过 EDS (Electronic DataSheet, 信息存在传感器内存),XML文件或 BiSS Profile 里存的标准描述数据,设备的所有参数能直接传送到控制器,控制器读取设备描述后能自动修改其自身参数以配合该设备。BiSS 授权设备制造商接收独特的身份识别 (Manufacturer ID),以便任何控制器可识别此产品制造商。

BiSS 协议帧结构如下:

BiSS Frame

在 BiSS 通信下,采集数据的控制器 (控制操作) 叫 BiSS Master (主机),提供数据的传感器叫 BiSS Slave (从机)。执行器也算是 BiSS Slave,但是接收 BiSS Master 传送的数据。

MB4U

BiSS 实现

实现 BiSS 通信很简单,硬件要求低。

因为 BiSS Slave 资源数需很小,所有逻辑电路都集成在传感器芯片里。BiSS Slave 逻辑使用大约 1,000 逻辑门,方便集成在传感器集成电路里,也不需要多加一个专门处理接口协议器件占电路板位置 (相对于现场总线)。

BiSS Master 能按照公司的要求和技术水平用不同方法实现:

  • BiSS Master 芯片
    iC-Haus 提供 iC-MB3 和 iC-MB4 集成电路,包含所有 BiSS 协议功能。此芯片通过单片机的串行或并行接口控制。

  • 基于 FPGA 的 BiSS Master
    iC-Haus 也提供 VHDL IP核,包含 BiSS 协议功能,简单集成在制造商的 FPGA 或 CPLD 硬件。

  • 基于单片机的 BiSS Master
    BiSS Master 也能通过 C/C++ 代码用 DSP/单片机实现。

为了方便实现和测试 BiSS 接口,许多工具可用,例如BiSS到USB适配器 (带读取BiSS数据软件),带BiSS协议的逻辑分析器,VHDL 仿真模块等等。