浙江大学本科生毕业设计（论文）文献综述1、背景终端与其他设备.DOC

文献综述 1、 串行通信是数据通过一根传输线逐位传送。数据传输按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，节省传输线，进而节省了传输成本。与并行通信相比，串行通信有如下优势： 传输距离长，可达几千公里； 在长距离内串行数据传送速率会比并行数据传送速率快； 串行通信的通信时钟频率容易提高； 串行通信的抗干扰能力十分强，其信号间的互相干扰完全可以忽略[1]。 正是由于串行通信的上述特点，使得在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用。串行通信的接口及扩展接口也是多种多样。常见的串行通信接口有：RS232、RS422/485、USB、SPI/QSPI、I2C、Microwire 串行通信方式按照数据流的方向可以分成三种传输模式：单工、半双工、全双工。串行传输采用了两种传输模式：异步传输和同步传输。 SSI通信协议是一种带有帧同步信号的串行数据协议，其中SSI全称是同步串行接口（Synchronous Serial Interface），其工作方式为全双工。在工业控制领域有着较为广泛的应用，尤其在高精度绝对值编码测量传感器中。在SSI传输过程中，有24/25/26 3种编码模式。SSI信号包括差分同步时钟信号CLOCK+、CLOCK-，差分数据信号DATA+、DATA-，电源VCC与地GND。通过差分方式传输信号提高了抗干扰的能力，接线简单，增加了系统控制的可靠性[2]。 在绝对值编码器应用领域，SSI通讯协议作为一种实现较早的通讯协议获得了广泛的应用，许多国外的公司都推出了具有SSI通讯接口绝对值编码器。以美国MTS公司的RP/RH型位移传感器为例[3]（如图1示），可以看出不同的接口的输出，导致其传感器的分辨率不同，其中SSI接口输出的分辨率最高，由此可见SSI接口在测量控制领域与其他通信接口相比，有着高精度和高分辨率优势。 图 1 MTS公司RP/RH系列位移传感器磁致伸缩传感器，通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的该传感器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实际案例中SSI是高精度器中一种较广泛应用的接口方式A. Affanni等[5]人在2004年提出了一种磁致伸缩线性位移传感器的设计，该设计详细分析了磁致伸缩效应的工作原理，提出了基于时间-幅值和时间-数字转换器的两种信号调理电路，用来处理接收到的位移信号。其结果显示他们设计的磁致伸缩传感器及其调理电路达到了目前最先进水平的测量精度标准。 面对越来越广泛应用的磁致伸缩传感器，为了使其精度能够进一步提升，许多研究因此展开。2004年杨静[6]等应用数字滤波方法提高磁致伸缩位移传感器测量准确度的方法，提出用窗函数设计数字滤波器的方法，通过试验数据分析表明效果显著；2009年Fernando Seco等[7]通过对超声波的产生、传输和接收过程的增强，以减弱超声波反射带来的衰减影响，从而提高传感器的测量精度；2010年姚世轩等[8]提出了一种通过降低环境噪声而减小对磁场的干扰，提高磁致伸缩传感器的抗干扰力，从而提高测量精度的数学模型，并且测试结果表现出色。 2.2、SSI研究应用相关 聂旭中[]在其2010年发表的文章中，详细描述了SSI协议的通讯格式、原理及应用电路，并采用Verilog语言实现了SSI通讯协议。文章中分析了对于高分辨率编码器的输出，串行相对与并行的优势：并行传输要求多根数据线，这会带来可靠性问题，采用差分的传输方式可以提高传输可靠性，但是差分会使并行传输的数据线数量翻番，导致成本增加。同时该文详细描述了SSI通讯协议格式，如图2所示： 数据传输采用同步方式，在空闲阶段不发生数据传输的时候时钟和数据都保持高电位。时钟信号由主控机发出，在第一个脉冲的下降沿触发编码器载入发送数据，然后每一个时钟脉冲的上升沿编码器送出数据。数据是以格雷码一位一位进行传输的，数据的高位在前，低位在后，当传送完所有的位数以后时钟回到高电平，数据也对应回到高电平。图中几个参数定义如下：T为时钟的频率，Tp为数据传输间隔，Tm为单稳触发时间，n为传输位数，传输的位数可以是任意的，但实际使用中单圈编码器采用13位，多圈采用25位。 何朝阳等[]利用Luminary Micro Stellaris系列LM3S301微控制器的同步串行接口（SSI）技术，LED数码管显示器段选码与位选码全部由74HC595串行输入移位寄存器控制，设计了一种只需3根信号线的多位数码管显示驱动电路。在仪器仪表中，LED常用于显示压力、流量、温度、电压、电流等物理量。常见的多位数码管显示器驱动电路是将所有的N位段选码并联，由一片74HC595并行输出端口控制。因此，每一时刻，N位LED显示相同字符，若每位显示不同字符，就必须采用扫描的方法。由此带来两个问题：硬件方面，N位