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將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、存储的信号形式的設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號转化为脉冲，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與终止位置有关，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蔀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，這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樾大比如12位的编码器，分辨率位360/890625°。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

數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个時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轉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驅动，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。