SPI信號與SSI信號的比較

1、SPI信號與SSI信號的比較1. SPI信號SPI接口的全稱是SerialPeripheralIn terface，意為串行外圍接口 ,是 Motorola 首先在其MC68HCX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROMFLASH實時時鐘、AD轉換器，還有數字 信號處理器和數字信號解碼器之間SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進行同步串行數據傳輸，在主器件的移位脈沖下，數據按位傳輸，高位在前，低位在后，為全雙工通信，數據傳輸速度總體來說比I2C總線要快，速度可達到幾 Mbps SPI信號傳輸線少，電路簡單，并可多個鏈式選通而節(jié)省接口資源。雖然SPI有以上優(yōu)點，然而它一般只用電路

2、板上的信號傳輸，在真正的產品信號傳輸中卻很少用 到，原因主要是其抗干擾能力差。SPI采用的是單端非平衡的傳輸方式，即傳輸的數據位的電壓電平是以公共地作為參考的。 在這種傳輸方式中，對于已進入信號中的干擾是無法消除和減弱的。而信號在傳輸過程中總會受到干擾，而且距離越長干擾越嚴重，以致于信號傳輸產生錯誤。在這種條件下，信號傳輸就變得毫無意義了。另外，由于單端非平衡傳輸方式以公共地作為參考點，地線作為信號回流線，因此也存在信號電流。當傳輸線兩端的系統(tǒng)之間存在交流電位差時，這個電位差將直接竄到信號中，形成噪聲干擾。所以，為了解決抗干擾問題，通常采用平衡傳輸(balaneed transmission)

3、方式，這里采用比較常見的RS-422。另外，SPI信號的硬件接口為單端非平衡性器件，信號地與電源 0V共地，對于外界較 大的感應沖擊電壓的影響下，較易由地引入反向感應電壓的沖擊而較易損壞硬件。作為工業(yè)用編碼器， 須通過各種EMC (電磁兼容性)試驗才能作為正式產品，但SPI的信號無法通過 EMC，因此是不能用SPI作為編碼器信號接口輸出的。2. RS-422 簡介RS-422標準是RS-232的改進型，全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”。它使用兩根線之間的電壓差來代表邏輯電平，通常稱之為雙絞線。 它是一種平衡傳輸， 任何噪聲或干擾都會同時影響兩根雙絞線中的每一根，但對二者之間的差異影響很

4、小，這種現象稱為共模抑制。所以RS-422可以在更遠的距離上以更快的速度傳輸數據，其抗干擾能力遠強于 RS-232、SPI等非平衡傳輸方式。RS485信號是在RS422的基礎上的改進，其對于差分電壓的范圍更大，差分特性更明顯，其最大傳輸距離約1 200 m,最大傳輸速度可達10 Mb/s。但是由于線路過長造成損耗，其傳輸速率會隨著距離的增加而下降。RS422與RS485信號為國際電工協(xié)會確認的工業(yè)標準的串行信號。3. SSI信號工業(yè)旋轉編碼器標準的同步串行信號Synchronous Serial Interfaee，由兩組RS422差分信號組成，一組由接收信號端控制器發(fā)送開始一一中斷的時鐘脈沖

5、，觸發(fā)編碼器設備返回另一組數據信號，每一個時鐘周期對應一位數據，在接收端控制器中“同步”讀取。rm I o 皿/.j ! RS422i !n T闔rrih-1 r襯tvt1THH! iI!i I“CLOCKLIFnJitrur5rn CLfj： E4 I1 丨 RS422 DATA IIi ii if i；i n Xn l 加卜 21 /MSJ:fT!a ； c-y* - ! i U； U :iiL hiFhF11 -4 d J- B & 二c -1栄普遍認同的通訊規(guī)約：設備在時鐘的第一個下降沿準備數據，在隨后的時鐘上升沿開始發(fā)送數據， MSB（最高有效位）開始，連續(xù)發(fā)送至數據的LSB（最低有

6、效位）后保持 0 （低）電平等待時鐘的穩(wěn)態(tài)，如果時鐘沒有給出穩(wěn)態(tài)電平，設備重新發(fā)送一遍數據串行輸出分同步與異步界面，同步就是發(fā)送指令與數據是同步的，這樣就是指令（時鐘）走一對電纜，數據走一對電纜，SSI只是同步串行界面的簡稱，國際上并沒有統(tǒng)一的標準，以德國海德漢、STEGMANN （現合并為SICK）為主的絕對值編碼器廠商使用的5V差分、中斷時鐘同步的 SSI標準作為絕對值編碼器 SSI輸出的主流，一些廠家與其相似，但仍然有細微的差別，國內廠家往往不夠了解， 以為SSI都是一樣的，等買來連接起來才發(fā)現不對，或者在家里連接的都好的， 到了現場連接就不穩(wěn)定，或工作一段時間之后不穩(wěn)定（由于對其細小差

7、別的不了解，或因現場因素、或一段時間之后器件的細小變化而產生了變化）。國外廠家出于商業(yè)目的，往往要求配置其推薦的后續(xù)設備，而對于自行選定或開 發(fā)的后續(xù)設備，除非有很大的量，一般是不確定支持的。國內如自行開發(fā) SSI信號傳感器或SSI接收設備，應對各種SSI的細微差別充分的了解， 如不了解，往往會在家連的好好的， 到了現場就經常不穩(wěn)定， 此為在SSI信號的細節(jié)上沒有處理好。同步串行信號的發(fā)展：SSI信號是最簡單的串行信號，同時，其信號的可靠性就較低，需要在發(fā)送 -接收做相應的可靠性處理，隨著運動控制速度要求越來越高，或數據可靠性要求越來越高，但是“同步串行”信號真正的在更高速或干擾情況下，其實已

8、經不是“同步”了，為此同步串行信號增加了很多 新的內容，如海德漢的EnDat， STEGMANN的hiperface，以及歐洲一線編碼器聯盟的Biss，這些信號特點都是傳輸速度快，為避免傳輸速度快而產生的錯碼概率，而增加了循環(huán)校驗碼CRC，并可以讀取編碼器內部的工作壽命、工作溫度、光學讀頭可靠性等信息， 這類編碼器目前都是連接其專用的接口，成本較高，主要在高速運動控制中使用。RS422信號為國際電工協(xié)會標準的工業(yè)級信號，SSI由2組RS422信號構成，其同樣符合工業(yè)級標準，為此，可作為工業(yè)級編碼器信號接口標準。4. SPI與SSI的混淆幾年前，國外某芯片廠家在國內推廣其編碼器專用芯片時，國內推

9、廣人員錯誤地將SPI信號與編碼器的標準的SSI信號混淆了（同為時鐘同步信號而造成誤解），并提供了時序圖以“ SSI”來說明，以至于國內用戶對于 SPI與SSI的不同性的模糊認知，事實上該芯片廠家已經更正為SPI的說明，但是國內市場上仍然有將 SPI故意混淆為編碼器的 SSI信號來推銷編碼器的情況。以下圖就是幾年 前國外某芯片廠家提供的SPI信號圖，但其錯誤地標示為“SSI”。Synchronous Serial Interface (SSI)Fifiir* 4 3ynchronoMrial iraltrfict with ibvoluU angular potitigri dataFifiir* 4 3ynchron