[实用新型]一种基于移位寄存器级联的SSI数据采集电路

说明书

本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其一种基于移位寄存器级联的SSI数据采集电路，包括2片单端与差分转换芯片、m片n位移位寄存器芯片、主控制器、SSI模块，其中一片单端与差分转换芯片将主控制器的单端时钟信号转换成SSI模块所需的差分时钟信号；另一片单端与差分转换芯片将SSI模块的差分数据信号转换成移位寄存器所需的单端输入信号；所述m片n位移位寄存器芯片级联组成m*n位移位寄存器电路，将m*n位SSI串行数据转换成m*n位并行数据。有益效果：解决了SSI数据采集占用CPU资源多、运算周期长、速度慢、功耗大、控制逻辑复杂、所需元器件不易获取、成本高等问题，采用通用器件设计控制电路，以简单、高效、经济、可靠的方法实现SSI数据采集。

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其是一种基于移位寄存器级联的SSI数据采集电路。

背景技术

编码器作为传感器的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，已在雷达、机器人、数控机床和高精度伺服系统等各类自动化控制领域得到了广泛的应用。目前国内以及国际上生产的高精度绝对式编码器多采用串行输出，其中最常用的是SSI接口。SSI接口具有传输速度快、安装成本少、线路简化的优点，它只通过两个信号(时钟和数据)的串行方式来传输，并且时钟和数据信号均采用差分方式传送，信号传输精确，抗干扰能力强，适合长距离传输，因而在编码器上得到了越来越广泛的应用。

由于编码器对SSI接口的普遍应用，就出现了SSI数据采集问题，目前，单片机、DSP、PC104、工控机等工控领域常用的控制器一般不提供SSI接口，市场上常见的SSI转换器通信速率低、价格高、不易安装，此外编码器厂家一般不提供接口转换器，这些因素在一定程度上限制了SSI编码器的应用。目前常用的SSI数据采集方法主要有以下几种：一、串行信号直接采集：实现方法是将SSI差分信号转换为单端信号或异步串行信号后，直接传送至CPU，CPU使用模拟的SSI接口或异步串口串行接收数据，并即时运算处理，这种采集方法占用CPU资源多，运算周期长，速度慢，导致CPU功耗大；二、采用SSI接口转并口模块：目前国内常见的一款模块为SSI208P，该模块将SSI数据转换成8位并行数据输出，直接传送至CPU，最高可采集32位数据，分4次输出，分时传送至CPU，CPU再将4次接收到数据进行合并处理，这种采集方法所需元器件不易获取，且成本较高，在采集位数较多时须分时控制，占用CPU资源较多，控制逻辑复杂，运算周期长，速度慢，导致CPU功耗大；三、使用CPLD芯片自行开发SSI接口转并口电路：实现方法是以CPLD芯片为基础，设计SSI接口转并口电路，将SSI数据转换成8位并行数据，然后按方法二的接收方式进行处理，或者转换成编码器相同的位数的并行数据直接并行传送至CPU即时处理，这种采集方法成本高，开发周期长，开发难度大，风险高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决SSI数据采集的以下问题，一、直接串行采集占用CPU资源多，运算周期长，速度慢，导致CPU功耗大；二、SSI接口串转并采集所需元器件不易获取，且成本较高，在采集位数较多时须分时控制，占用CPU资源较多，控制逻辑复杂，运算周期长，速度慢，导致CPU功耗大；三、自行开发SSI转接口成本高，开发周期长，开发难度大，风险高；本实用新型提供了一种基于移位寄存器级联的SSI数据采集电路，包括2片单端与差分转换芯片、m片n位移位寄存器芯片、主控制器以及SSI模块，所述一个单端与差分转换芯片将主控制器的单端时钟信号SCK转换成SSI模块所需的差分时钟信号CLOCK+、CLOCK-送至SSI模块时钟引脚；所述另一个单端与差分转换芯片将SSI模块的差分数据信号DATA+、DATA-转换成移位寄存器所需的单端输入信号送至移位寄存器芯片的串行输入端；所述m片n位移位寄存器芯片级联组成m*n位移位寄存器电路，将m*n位SSI串行数据转换成m*n位并行数据，直接由主控制器的m*n个I/O口并行读取的技术方案，使用常用的通用器件设计控制电路，以简单、高效、经济、可靠的方法解决SSI数据采集问题。