应用于磁致伸缩传感器的SSI-USB转换器.pdf

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1、2011正仪表技术与传感器20l1第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5应用于磁致伸缩传感器的SSI—USB转换器吴蕊，朱蕴璞，邓俊，高涛(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：为了实现磁致伸缩传感器与上位机的交互，研制了一种由高档8位单片机ATmega128控制的SSI—USB转换器。通过对SSI协议规范的研究，以及对由PDIUSBD12实现的USB接口电路的研究，提出了相关的软硬件设计。最终实现了SSI信号与USB信号的相互转换，从而实现了磁致伸缩传感器与上位机的通信。关键词：磁致伸缩传感器；SSI；USB；ATm

2、ega128；PDIUSBD12中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)05—0063—02SSI—USBConverterUsedinMagnetostrictiveSensorWURui，ZHUYun—pu，DENGJun，GAOTao(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Inordertoachievetheinteractionbetweenthehostcomp

3、uterwiththemagnetostrictivesensor，thispaperdevelopedaSSI—USBconverterwhichwascontrolledbyhigh-end8-bitmieroeontrollerATmega128．ThroughthestudyofSSIprotocolspeci—fication，aswellasthestudyoftheUSBinterfacecircuitwhichwasrealizedbyPDIUSBD12，therelatedhardwareandsoftwarede—signwaspresented

4、．UltimatelyitachievestheconversionbetweenSSIsignalandUSBsignal，thusitachievesthecommunicationbetweenmagnetostrictivesensorandPC．Keywords：magnetostrictivesensor；SSI；USB；ATmega128；PDIUSBD121SSI协议规范及总体设计伸缩传感器。(2)上传测量结果部分，即磁致伸缩传感器将测1．1SSI协议规范量结果通过SSI接口传送给SSI—USB转换器，然后SSI—USBSSI通讯协议是一种串行通信协

5、议，其中SSI全称为同步转换器再将其转化为USB信号传送给上位机供分析计算。SSI串行接口(SynchronousSerialinterface)。SSI传输过程中，有—USB转换器的总体结构框架如图2所示。24／25／263种编码模式。SSI信号包括差分同步时钟信号CLOCK+、CLOCK一，差分数据信号DATA+、DATA一，电源VCC与地GND⋯。通过差分方式传输码值提高了抗干扰的能力，接线简单，增加了系统控制的可靠性。SSI通信协议的双方，一方发送时钟信号，另一方在这个时图2SSI—USB转换器的总体结构框架钟脉冲信号的控制下从最高有效位(MSB)开始同步传

6、输数2硬件设计据。SSI信号传输时序图如图1所示。其中DO～Dn为数据信SSI—USB转换器的硬件电路部分主要包括3部分：(1)起号，为一个时钟信号周期的持续时间；Tm为单稳触发时间，主控作用的单片机；(2)与磁致伸缩传感器相连的SSI接口电为数据传输间隔，并且≥Tm；MSB为最高位，LSB为最低路；(3)与上位机相连的USB接口电路。位。2．1CPU及SSI接口部分电路如图3所示，设计中CPU采用的是AVR单片机AT—mega128，ATmega128是8位系列单片机中配置最高的一款单片机，应用及其广泛。在SSI接口部分电路的设计中采用差分SBLSB平衡型收发器芯

7、片MAX490将时钟信号SSI—CLK和数据信图1SSI信号传输时序图号SSI—DATA分别转化为符合SSI通信协议规范的差分信号1．2总体设计CLK+，CLK一，DATA+，DATA一信号。为了保证数据的高速SSI—USB转换器的设计主要包含2部分：(1)向下配置参传输及传输的可靠性，设计中采用高速光耦6N137将SSI—CLK数部分，即通过上位机界面对传感器的相关参数进行设定，设和SSI—DATA信号与单片机的SSI—CLK1和SSI—DATA1信号进定好后通过USB接口传送给SSI—USB转换器，然后SSI—USB行隔离。并且6N137对输入信号具有整形的