如何用APM32F407实现BiSS-C主站协议

只看该作者 · 2024-12-6 15:48

本帖最后由小飞鸟f 于 2024-12-20 08:59 编辑

#申请原创#

1、前言

BiSS-C（Bidirectional Serial Synchronous Communication - Compact）是一种紧凑型的双向串行同步通信协议，专为传感器和执行器之间的高速、实时数据交换而设计。它广泛应用于工业自动化领域，尤其是在编码器（用于测量旋转或线性位移的传感器）与控制器之间的通信中。BiSS-C 是 BiSS（Bidirectional Serial Synchronous）协议族的一部分，由德国公司 iC-Haus 开发。

对于BiSS-C主站的实现，可以采用BiSS-C接口芯片，也可以采用集成BiSS-C接口的MCU。如果系统的主控MCU没有集成BiSS-C接口，为了使用BiSS-C协议，需要增加BiSS-C接口芯片的成本。对于普通的MCU，也可以通过SPI实现BiSS-C主站协议。

2、SPI实现BiSS-C主机可行性分析

根据BiSS-C规格手册介绍，如上图所示，MA是时钟，由主站发送，SLO是数据，由从站返回。

如果不看CDM时序，BiSS-C和SPI基本没区别。只不过，BiSS-C的时序可以是任意个数，而SPI的时序一般只能是8的倍数。

如下图所示，BiSS-C的时钟数主要由从机决定。从机在收到主机时钟时，如果数据还没准备好，会一直发送Ack，表示Busy状态。当数据准备好时，才发送Start位开始传输用户数据。所以，利用SPI模拟BiSS-C主机时，需要与从机约定时钟数，控制在8的倍数。

对于MA的CDM，是主机发送的一位寄存器数据。当时序发送结束，紧接着发送CDM。如果CDM是0，则MA输出高电平；如果CDM是1，则MA输出低电平。如果CDM是0，则BiSS-C的MA与SPI的SCK一样。如果CDM是1，则需要先将SPI的SCK引脚配置成普通输出模式并输出0，延时Timeout时间后，恢复SCK复用模式。其中Timeout有两种模式，一种是固定模式，一种是自适应模式。其中，固定模式如下图描述，一般是20us时间，由从站决定，双方通信前需要约定好。自适应模式是1.5个时钟周期时间，与时钟频率有关。

3、基于APM32F407的SPI实现BiSS-C主机部分代码说明

SPI配置：主模式，双线仅接收模式（BiSS-C主机不需要发送数据），数据帧长度为8位，CPHA=0，CPOL=1，SPI频率与主频相关，根据实际频率需求，修改主频。

BiSS-C主机通信代码：如果CDM=0，只需要执行SPI主机读取数据函数（这里的时钟数为7*8=56个，具体时钟数与从机输出数据为准），HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi3, BiSSRecData, 7);。通信结束，执行协议解释函数Biss_Single_Anal();。如果CDM=1，执行完SPI主机读取数据函数HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi3, BiSSRecData, 7);后，需要快速将SCK切换成普通输出模式。为了快速切换，这里采用寄存器操作，修改SCK配置。MA输出低电平后，延时Timeout时间（这里以20us为例），然后恢复为SCK模式。