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BiSS 接口

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。

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。在过10年的时间里 BiSS 使用不断的发展，目前过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 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：

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。

BiSS 实现

实现 BiSS 通信简单，硬件要求低。

因为 BiSS Slave 资源数需小，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。