# bissc **Repository Path**: fengdaokanhai/communication-protocol ## Basic Information - **Project Name**: bissc - **Description**: 编码器Bissc通信原理及VHDL实现 - **Primary Language**: VHDL - **License**: MIT - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 1 - **Created**: 2025-10-29 - **Last Updated**: 2025-10-29 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README # Bissc通信协议 #### 概述 Biss C 是一种数字式、全双工、同步串行通信协议，主要用于绝对式编码器（旋转或线性）与控制器（如PLC、驱动控制器）之间的高速、高可靠性数据传输，尤其适用于电机反馈系统。 驱动器(主)——>编码器（从）：BissC主模块通过两种信号与一个或多个从设备相连，分别是用于同步的时钟信号Clock、用于传输数据的Data(Data In 或Data out)。数据在 MA+ 和 MA- 差分线上传输，时钟在 SLO+ 和 SLO- 差分线上传输，支持全双工（双向同时传输）。 BissC主机和从机之间的数据交换通过连续的BissC帧控制，在可配置（主机驱动器可配置）的BISS周期（两帧数据之间的时间间隔）内异步触发（不受外部共享时钟的同步，自己决定什么时候开始通信）BISS周期通过预定义的超时来同步，每个Biss从机在Biss帧结束时各自自动识别超时。 以点对点连接为例，Biss主设备只与一个从设备连接，主机通过MA与时钟线连接，通过SL与数据输出线相连，从机数据输入线SLI不使用，接地。 ![输入图片说明](bissc.png) #### 程序框架 MA引脚产生的时钟信号控制通信帧，为BISS从机提供时钟源，并定义周期的开始和结束。 **此外，时钟信号还用于从BISS主机向从机传输单个控制数据位，用于控制通信。** ![输入图片说明](bissc_1.png) 时钟序列MA(MAI)主要可分为四个阶段：闲置、数据头、数据通道和超时。每个阶段的长度取决于BISS从机的特性和当前BISS配置。 1、闲置：BISS帧通常在有规律的周期内传输，前后两帧中的这个阶段称为空闲，空闲不传输数据，MA和SLO都是高电平； 2、数据头：表示启动了一个新的周期，并通过Slo来传输Biss从机的数据。Biss帧由MA传输线上的下降沿和上升沿启动，第一个上升沿LAT（锁存）被用作触发器，在Biss从机内锁存或者生成过程数据（即从机准备数据时间）。Biss从机在MA时钟信号上升沿，SLO产生响应，因此，除LAT外，每个上升沿代表Biss帧的一个比特（bit）。 对于高精度控制，在特定时间生成传感器数据非常重要，因此过程数据会在每个BISS周期开始时生成，第一个MA上升沿； 第1位：应答位（ACK），用于Biss从机向Biss主机确认新的Biss周期开始。由于SLO空闲始终为"1"，因此ACK的确认应答位是"0"； 第2位：起始位（STR），表示Biss从机已准备好向Biss从机已准备向主机传输数据； 第3位：属位（CDS），实际数据传输从控制数据从属位开始（CDS） 3、数据通道：数据通道在每个Biss周期内倍全部传输，处理能力最强； 第4位：数据位（DATA）：在CDS位之后，为每个连接的从机BISS传输 **多达64位** 的处理数据（DMSB~DLSB）； 第5位：校验位（CRC）：在数据之后，每个数据通道通常由 **多达16位** 的循环冗余校验保护（CRC），CRC在传输前被反转。 4、超时：Biss帧的最后一个阶段，用于同步Biss从机和BISS主机的BISS周期结束后提供的握手机制。此时，BISS主机停止MA上的时钟，每个BISS从机单独测量超时（TO）。超时后，BISS主机将通过SLO的上升沿来指示，因此，BISS从机在MA（STP）的最后一个上升沿产生停止位。 第6位：超时（TIMEOUT）:支持静态超时和自适应超时，静态超时时BISS从机预先定义一个恒定时间间隔（通常20s）,自适应超时则在每个BISS帧开始时根据当前BISS时钟频率进行调整，为高性能引用缩短时间。 超时的几个作用：（1）主机发送完最后一个时钟脉冲，用于读取从机数据的最后一位，随后，主机主动停止产生时钟，让时钟线保持静止（低电平），这段时钟线保持静止的无时钟时期，就是超时。从机检测到这个“一段时间的寂静”，就明确知道：“主机已经收到所有数据，本次通信周期正式结束了”。同时，主机也利用这段寂静来确认从机没有更多数据要发送。（2）超时不仅标志着一个周期的结束，更关键的是，它预定义了下一個周期开始的确切时刻。超时的长度是主机和从机预先约定好的（例如，固定为时钟周期的1.5倍）。从机内部有一个计时器，从最后一个时钟下降沿开始计时。当计时达到这个预设的超时时间时，从机就精确地知道：“主机马上就要在MA线上发送CDM位了，我必须在这个瞬间对其进行采样”。这就创造了我们之前讨论的那个关键瞬间，为传输CDM位提供了同步点。(3)超时机制也是一种简单有效的错误检测手段。如果由于电磁干扰（EMI）或其它原因，主机或从机发生错误（例如，从机一直试图发送数据，或主机时钟意外停止）。一方会一直等待，但协议规定任何一方在检测到线路寂静时间超过最大超时时间后，就必须强制将通信重置到一个已知的初始状态（空闲状态）。这样，系统就不会永远“卡死”在错误状态，而是能在下一次主机发起通信时自动恢复。(4)在一些特定的配置中，超时可以用于协调多个从机设备。 第7位：主机数据控制位（CDM）:通常1~8Bit，告诉从机，主机在这次通信中想要什么，或者想要从机做什么；为了传输用于控制通信的主机数据控制位（CDM），BISS从机在超时结束时结束对MA进行采样。 握手机制确保BISS主机在所有连接的BISS从机都准备好处理另一个BISS帧之前，不会启动另一个BISS周期。每个BISS从机都能独立确定自己的超时时间间隔。因此，在MA停止切换时，BISS从机会启动一个内部定时器，定时器到期时，数据输出SLO设置位"1"，CDM位被评估（处理主机后续控制需求）,BISS从机回到空闲状态。至此，整个系统准备就绪，可以开始新的BISS周期； 在实际应用中，BISS主机产生的时钟信号MA和BISS从机产生的数据输出通过信号线传输，可能增加通信信号延迟，因此BISS从机对确认位（ACK）的响应延迟，BISS主机会在数据头中插入额外两个时钟，直到SL上收到确认位"0" ；（ACK变为3个） BISS主机异步触发BISS周期，则LAT的采样边沿和过程数据的锁存点叶以异步方式出现。如果BISS帧的采样边沿经过处理，使得过程数据生成仅具有恒定延迟，则控制装置总是从BISS周期开始的一个固定时间点接收传感器数据，这样生成时间抖动被减小到BISS从机设备的处理性能。BISS协议的一种高性能实现方式，它通过硬件同步和固定延迟设计，将传感器数据与通信周期的开始时刻严格绑定，从而极大地减少了数据的时间戳抖动。这对于需要极高同步精度和确定性的应用至关重要，例如：多轴协同运动的机器人、高精度数控机床（CNC）、航空航天领域的飞控系统。在这种应用中，知道一个位置的精确发生时间，比知道这个位置值本身更加重要。这种优化正是为了满足这一苛刻要求。 处理时间：从锁存点（LAT）到起始位（STA）之间的时间被定义为处理时间（tbusy）。如果BISS从机设备处理时间至少为两个时钟周期，对于处理时间较长的设备，可在确认位STR之后发送"0"，直到过程数据准备好。 总线复位/初始化：上电报错后，BISS主机必须中断BISS通信40us后才能启动新的BISS帧，确保BISS超时已过和所有从机都准备好进行数据传输；在点对点连接中，BISS帧的起始位和停止位必须由0号从机生成。 空值（数据位全为0）：在BISS中，用于表示无效传感器数据，当它由BISS从机传输时，表示自上一帧后未更新；由主机BISS传输时，表示执行器数据未更新； 控制通信CDM（S+CTS+address）：与SSI不同，BISS能双向传输，即从BISS主机到BISS从机或反向传输，从BISS主机到BISSC从机的数据传输可用于访问BISS从机内存资源（例如多圈信息、存储的电机参数）；每个BISS帧包括两个用于通信的位，CDM位和CDS位，用于过程数据传输或主机、从机间控制数据传输。CDM和CDS位在每个BISS帧内传输，组成一个数据帧。单个CDM位由BISS主机在BISS周期结束时生成，由BISS从机在超时期间捕获。BISS从机处理传输信息，并通过在下一个BISS周期开始时生成CDS位来响应BISS主机，因此，BISS主机负责启动、定义类型和终止控制通信。只要没有控制数据帧正在处理，BISS主机就会发送CDM=0，BISS从机就会响应CDM=0。BISS主机通过在CDM上发送控制数据启动位（S）触发新的控制通信，从而开始在BISS从机中处理新的控制通信。控制选择位（CTS）定义BISS主机选择控制通信类型。CTS=0:BISS命令，用于寻址不同从机设备等，根据规范定义作用。CTS=1：寄存器命令，用于对连接到BISS系统特定BISS从机内存映射进行字节寻址数据访问。另外，在控制选择位之后，BISS从机传输10位寻址信息，每个从机都要处理这些信息。每个控制数据帧的数据头都受到4位循环冗余校验CRC的保护，CRC在传输前反向，并包括CTS位和寻址位。计算CRC不包括起始位。 点对点通信初始化实例： 1. 设置时钟频率，250K